JP7466876B2 - Self-assembling peptides - Google Patents
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Description
本発明は自己組織化ペプチド、ゾルゲル転移剤、ゾルゲル転移剤を有効成分として含むゾルゲル転移組成物、及びそれらのゾルゲル転移方法に関する。The present invention relates to a self-assembling peptide, a sol-gel transition agent, a sol-gel transition composition containing the sol-gel transition agent as an active ingredient, and a sol-gel transition method thereof.
分子間相互作用を形成するペプチドの中には、水中で超分子ファイバーを形成し、ヒドロゲルを与えるものがある(非特許文献1~2)。このヒドロゲルは、ペプチド一般が有する生体適合性や生分解性等の利点により、バイオマテリアルとしての応用が進められている。当該ヒドロゲルの応用例として、細胞足場材料(非特許文献3)や製剤等の輸送材料(非特許文献4)が挙げられる。ヒドロゲルにはコラーゲンやマトリゲル等の動物由来のゲル化剤が代表的に用いられる。しかし、動物由来であるゲル化剤では、分子量分布や成分割合に製造ロットごとの品質差が見られる。また、様々な生物由来のコンタミネーションが細胞等の生物試料に著しい影響を及ぼし得る。そのため、アレルギーや未知の感染症を生じるリスクが避けられず、臨床応用の面で問題があった(非特許文献5~9)。Among the peptides that form intermolecular interactions, there are some that form supramolecular fibers in water to give hydrogels (Non-Patent Documents 1-2). These hydrogels are being applied as biomaterials due to the advantages of peptides in general, such as biocompatibility and biodegradability. Examples of applications of the hydrogel include cell scaffolding materials (Non-Patent Document 3) and transport materials for pharmaceutical preparations (Non-Patent Document 4). Animal-derived gelling agents such as collagen and Matrigel are typically used for hydrogels. However, animal-derived gelling agents have quality differences in molecular weight distribution and component ratios between production lots. In addition, contamination from various organisms can have a significant effect on biological samples such as cells. As a result, the risk of allergies and unknown infectious diseases cannot be avoided, which has been problematic in terms of clinical application (Non-Patent Documents 5-9).
そうした問題点を克服する材料として、近年、合成化学的に作られる低分子ペプチドゲル化剤が注目を集めている。合成低分子ペプチドゲル化剤は、1993年にShuguang Zhangらによって見出されたEAK16、RADA16に端を発し、今日まで研究開発が行われている(非特許文献10~12)。これらは、溶液合成や固相合成法によって、特定のアミノ酸配列からなるペプチドを高純度に合成するため、製造ロットごとの品質は安定しており、コンタミネーションも極めて少ないという利点がある。In recent years, synthetic low molecular weight peptide gelators have been attracting attention as a material that can overcome these problems. Synthetic low molecular weight peptide gelators began with EAK16 and RADA16, discovered by Shuguang Zhang et al. in 1993, and research and development has been ongoing to this day (Non-Patent Documents 10-12). These are produced by synthesizing high-purity peptides consisting of specific amino acid sequences using solution synthesis or solid-phase synthesis, and have the advantage that the quality of each production lot is stable and there is very little contamination.
低分子ペプチドゲル化剤の代表的なものとして、(A)1個又は2個のアミノ酸と芳香族性部位(シンナモイル基やFmoc基等)を連結した両親媒性ペプチド、(B)βシート形成ペプチドの片末端に長鎖アルキル鎖(パルミトイル基等)を連結した両親媒性ペプチド、(C)親水性アミノ酸と疎水性アミノ酸を交互連結した両親媒性ペプチド、等が知られている(非特許文献1~2)。前記(A)や(B)は、非天然骨格を含む点が生物応用上の、又は臨床応用上の問題となり得る。一方、前記(C)は、天然アミノ酸のみから作製されるため、(A)や(B)よりも優位性を有すると考えられている。 Representative examples of low molecular weight peptide gelators include (A) amphipathic peptides in which one or two amino acids are linked to an aromatic moiety (such as a cinnamoyl group or an Fmoc group), (B) amphipathic peptides in which a long alkyl chain (such as a palmitoyl group) is linked to one end of a β-sheet-forming peptide, and (C) amphipathic peptides in which hydrophilic and hydrophobic amino acids are linked alternately (Non-Patent Documents 1-2). The fact that (A) and (B) contain a non-natural backbone can be a problem in biological or clinical applications. On the other hand, (C) is made only from natural amino acids and is therefore considered to have an advantage over (A) and (B).
ペプチドゲルの応用可能性を広げる上では、刺激応答性も重要な要素である。pHや温度等の外部刺激に応答して、ゲルからゾル、又はゾルからゲルの転移を示す材料は、生体内における細胞足場特性のスイッチングや、ゲル内に含有する物質の放出制御等を可能にし、材料としての付加価値を高めることができる。これまでにも非天然骨格を用いた刺激応答性の付与に関する例は数多く報告されている(非特許文献13~14)。一方、天然アミノ酸のみから構成されるペプチドゲルにおける刺激応答性を示す例は非常に少ない。例えば、Shuguang Zhangら(非特許文献15)は、RADA16類縁体の中で、アラニン残基、アスパラギン酸残基、及びアルギニン残基からなるDAR16-IVが温度上昇に伴いβシートからαへリックスへと構造転移を示すことを報告している。一方、それに類似した配列であるRAD16-IVは温度変化による構造転移を示さないことが知られている(非特許文献10~12)。しかしながら、天然アミノ酸のみから成るペプチドゲル化剤において、刺激応答性を付与することのできる一般性の高い設計方法は、未だ見出されていない。Stimuli-responsiveness is also an important factor in expanding the applicability of peptide gels. Materials that show gel-to-sol or sol-to-gel transitions in response to external stimuli such as pH and temperature can switch cell scaffolding properties in vivo and control the release of substances contained in the gel, thereby increasing the added value of the material. Many examples of imparting stimuli-responsiveness using non-natural backbones have been reported (Non-Patent Documents 13-14). On the other hand, there are very few examples of stimuli-responsiveness in peptide gels composed only of natural amino acids. For example, Shuguang Zhang et al. (Non-Patent Document 15) reported that DAR16-IV, which is composed of alanine, aspartic acid, and arginine residues, among RADA16 analogs, shows a structural transition from β-sheet to α-helix with increasing temperature. On the other hand, it is known that RAD16-IV, which has a similar sequence, does not show a structural transition due to temperature change (Non-Patent Documents 10-12). However, a general design method that can impart stimuli-responsiveness to peptide gelators composed only of natural amino acids has not yet been found.
本発明の目的は、生体適合性を有し、細胞足場特性のスイッチや、ゲル内に含有する物質の放出等を可能にするゾルゲル転移の温度制御が可能な自己組織化ペプチドを開発し、提供すると共に、当該自己組織化ペプチドを所望の温度によってゾルゲル転移させる方法を提供することである。The object of the present invention is to develop and provide a self-assembling peptide that is biocompatible and capable of controlling the temperature of the sol-gel transition, which enables switching of cell scaffolding properties and release of substances contained in the gel, and to provide a method for causing the sol-gel transition of the self-assembling peptide at a desired temperature.
上記課題を解決するために、本発明者らは、天然アミノ酸で構成されるゲル化ペプチドとして知られる(Arg-Ala-Asp-Ala)4ペプチド(配列番号1)(特開2011-46741)に着目した。「(Arg-Ala-Asp-Ala)4ペプチド」とは、4つのアミノ酸Arg-Ala-Asp-Ala(配列番号2)からなるペプチドユニットがペプチド結合で4ユニット連結したポリペプチドである。なお、本明細書では、しばしばアミノ酸残基を一文字で表記する。例えば、Arg(アルギニン)残基であればRで、Ala(アラニン)残基であればAで、Asp(アスパラギン酸)残基であればDで、Gly(グリシン)残基であればGで、そしてPro(プロリン)残基であればPで、それぞれ表す。したがって、「Arg-Ala-Asp-Ala」は、しばしば「RADA」と表記する。他のペプチドについても同様とする。 In order to solve the above problems, the present inventors focused on (Arg-Ala-Asp-Ala) tetrapeptide (SEQ ID NO: 1) (JP Patent Publication No. 2011-46741), which is known as a gelling peptide composed of natural amino acids. The "(Arg-Ala-Asp-Ala) tetrapeptide " is a polypeptide in which four peptide units consisting of the four amino acids Arg-Ala-Asp-Ala (SEQ ID NO: 2) are linked by peptide bonds. In this specification, amino acid residues are often represented by one letter. For example, an Arg (arginine) residue is represented by R, an Ala (alanine) residue is represented by A, an Asp (aspartic acid) residue is represented by D, a Gly (glycine) residue is represented by G, and a Pro (proline) residue is represented by P. Therefore, "Arg-Ala-Asp-Ala" is often represented as "RADA". The same applies to other peptides.
本発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、(RADA)4ペプチドのC末端側ユニットにおける2つのアラニン残基のうちいずれかをグリシン残基で置換した両親媒性変異ゲル化ペプチド、及び(RADA)4ペプチドのN末端側ユニットにおける2つのアラニン残基のうちN末端側のアラニン残基をグリシン残基で置換した両親媒性変異ゲル化ペプチドが、(RADA)4ペプチドよりも低い温度でゾル化する性質を有することを見出した。本発明は上記新たな知見に基づくもので、以下を提供する。 As a result of extensive research, the present inventors have found that an amphipathic mutant gelling peptide in which one of the two alanine residues in the C-terminal unit of (RADA) 4 peptide is replaced with a glycine residue, and an amphipathic mutant gelling peptide in which the N-terminal alanine residue of the two alanine residues in the N-terminal unit of (RADA) 4 peptide is replaced with a glycine residue, have the property of forming a sol at a lower temperature than (RADA) 4 peptide. The present invention is based on the above new findings and provides the following.
(1)m個のRADA、及びn個のRXDA(配列番号3)又はRADX(配列番号4)を任意の順序で並べてなるいずれか1の自己組織化ペプチドであって、XがG又はPであり、3≦m≦6であり、1≦n≦2かつ2n<mであり、前記自己組織化ペプチドのC末端がRXDA若しくはRADX、又はN末端がRXDAである、前記自己組織化ペプチド。
(2)XがGである、(1)に記載の自己組織化ペプチド。
(3)(1)又は(2)に記載の自己組織化ペプチドに機能性ペプチドを共有結合又は超分子相互作用で連結してなる融合ペプチド。
(4)機能性ペプチドが、ラミニン、VEGF、N-カドヘリンから選択されるいずれか1の機能性ペプチドである、(3)に記載の融合ペプチド。
(5)(1)若しくは(2)に記載の自己組織化ペプチド、又は(3)若しくは(4)に記載の融合ペプチドからなるゾルゲル転移剤。
(6)(5)に記載のゾルゲル転移剤を有効成分として含む、ゾルゲル転移組成物。
(7)ゾルゲル転移剤を2種以上含む、(6)に記載のゾルゲル転移組成物。
(8)(RADA)P(pは1~6の整数)からなる自己組織化ペプチド、並びに/又は前記ペプチドに前記機能性ペプチドを共有結合又は超分子相互作用で連結してなる融合ペプチドをさらに含む、(6)又は(7)に記載のゾルゲル転移組成物。
(9)ゲル状態の(5)に記載のゾルゲル転移剤、及び/又は(6)~(8)のいずれかに記載のゾルゲル転移組成物で構成される細胞足場材。
(10)ゾル状態又はゲル状態にある、(5)に記載のゾルゲル転移剤又は(6)~(8)のいずれかに記載のゾルゲル転移組成物のゾルゲル転移方法であって、前記ゾルゲル転移剤、又は前記ゾルゲル転移組成物を、そのゾル化温度以上の温度、又はゲル化温度以下の温度で処理する温度処理工程を含む、前記方法。
(11)前記ゾルゲル転移剤及び/又は前記ゾルゲル転移組成物の濃度が0.4重量%以上10重量%以下である、(10)に記載の方法。
(12)ゾル状態又はゲル状態にある前記ゾルゲル転移剤又は前記ゾルゲル転移組成物がpH 1~9である、(10)又は(11)に記載の方法。
(13)前記ゾル化温度又はゲル化温度が20~80℃の範囲内にある、(10)~(12)のいずれかに記載の方法。
本明細書は本願の優先権の基礎となる日本国特許出願番号2019-028845号の開示内容を包含する。
(1) Any one of self-assembling peptides comprising m RADA and n RXDA (SEQ ID NO: 3) or RADX (SEQ ID NO: 4) arranged in any order, wherein X is G or P, 3≦m≦6, 1≦n≦2 and 2n<m, and the C-terminus of the self-assembling peptide is RXDA or RADX, or the N-terminus is RXDA.
(2) The self-assembling peptide according to (1), wherein X is G.
(3) A fusion peptide comprising the self-assembling peptide according to (1) or (2) and a functional peptide linked thereto via a covalent bond or supramolecular interaction.
(4) The fusion peptide according to (3), wherein the functional peptide is any one of functional peptides selected from laminin, VEGF, and N-cadherin.
(5) A sol-gel transition agent comprising the self-assembling peptide according to (1) or (2), or the fusion peptide according to (3) or (4).
(6) A sol-gel transition composition comprising the sol-gel transition agent according to (5) as an active ingredient.
(7) The sol-gel transition composition according to (6), comprising two or more types of sol-gel transition agents.
(8) The sol-gel transition composition according to (6) or (7), further comprising a self-assembling peptide consisting of (RADA) P (p is an integer of 1 to 6) and/or a fusion peptide in which the functional peptide is linked to the self-assembling peptide via a covalent bond or supramolecular interaction.
(9) A cell scaffold material comprising the sol-gel transition agent according to (5) in a gel state, and/or the sol-gel transition composition according to any one of (6) to (8).
(10) A sol-gel transition method for the sol-gel transition agent according to (5) or the sol-gel transition composition according to any one of (6) to (8), which is in a sol or gel state, comprising a temperature treatment step of treating the sol-gel transition agent or the sol-gel transition composition at a temperature equal to or higher than its solization temperature or at a temperature equal to or lower than its gelation temperature.
(11) The method according to (10), wherein the concentration of the sol-gel transition agent and/or the sol-gel transition composition is 0.4% by weight or more and 10% by weight or less.
(12) The method according to (10) or (11), wherein the sol-gel transition agent or the sol-gel transition composition in a sol or gel state has a pH of 1 to 9.
(13) The method according to any one of (10) to (12), wherein the solation temperature or gelation temperature is within the range of 20 to 80° C.
This specification includes the disclosures of Japanese Patent Application No. 2019-028845, which is the priority basis of this application.
本発明の自己組織化ペプチドによれば、生体適合性を有し、ゾルゲル転移の温度制御が可能なペプチドを提供することができる。
本発明のゾルゲル転移方法によれば、所望の温度によって自己組織化ペプチドをゾルゲル転移させることができる。
The self-assembling peptide of the present invention can provide a peptide that is biocompatible and capable of controlling the temperature of the sol-gel transition.
According to the sol-gel transition method of the present invention, the self-assembling peptide can be subjected to the sol-gel transition at a desired temperature.
1.自己組織化ペプチド及び融合ペプチド
1-1.概要
本発明の第1の態様は、自己組織化ペプチド及び融合ペプチドである。
本態様の自己組織化ペプチドは、1以上のRADAユニット、及び1以上のRXDA又はRADXユニットを任意の順序で並べてなるペプチドである。ここでXはグリシン(G/Gly)又はプロリン(P/Pro)を示す。本態様の自己組織化ペプチドは、既知の自己組織化ペプチドである(RADA)4ペプチドよりも低い温度でゾルゲル転移をさせることができる。
また、本態様の融合ペプチドは、本態様の自己組織化ペプチドを機能性ペプチドに連結してなるペプチドである。
1. Self-assembling peptides and fusion peptides 1-1. Overview A first aspect of the present invention is a self-assembling peptide and a fusion peptide.
The self-assembling peptide of this embodiment is a peptide consisting of one or more RADA units and one or more RXDA or RADX units arranged in any order, where X represents glycine (G/Gly) or proline (P/Pro). The self-assembling peptide of this embodiment can undergo sol-gel transition at a lower temperature than the known self-assembling peptide (RADA) 4 peptide.
Furthermore, the fusion peptide of this embodiment is a peptide formed by linking the self-assembling peptide of this embodiment to a functional peptide.
1-2.用語の定義
本明細書で頻用する以下の用語について定義する。
本明細書において「自己組織化ペプチド」とは、水又は水溶液に溶解したゾル状態から、固有の温度及び圧力条件下で固化し、ゲル状態になりうるペプチドをいう。例えば、コラーゲン(膠、ゼラチン、ゼリーを含む)等が該当する。
1-2. Definitions of Terms The following terms frequently used in this specification are defined below.
As used herein, the term "self-assembling peptide" refers to a peptide that can be solidified from a sol state dissolved in water or an aqueous solution to a gel state under specific temperature and pressure conditions, such as collagen (including glue, gelatin, and jelly).
「自己組織化」とは、小分子が分散媒中で分子間相互作用等により自発的に集合し、3次元立体構造を形成することをいう。例えば、糖(デンプン、グルコマンナン等の多糖類)、前述のコラーゲン、高吸収性高分子(ポリアクリル酸ナトリウム)等は、固有の条件下で水又は水溶液中において、自己組織化によってファイバー状の1次元構造を形成し、さらにそれらが絡み合うことで3次元立体構造を有したゲル状態になる。自己組織化によりゲル化する物質を、本明細書では、しばしば「ゲル化剤」と表記する。本発明の自己組織化ペプチドは、ゲル化剤の一種である。"Self-organization" refers to the spontaneous assembly of small molecules in a dispersion medium through intermolecular interactions and the like to form a three-dimensional structure. For example, sugars (polysaccharides such as starch and glucomannan), the aforementioned collagen, and highly absorbent polymers (sodium polyacrylate) self-organize in water or an aqueous solution under specific conditions to form fibrous one-dimensional structures, which then become entangled to form a gel state with a three-dimensional structure. In this specification, substances that gel by self-organization are often referred to as "gelling agents." The self-assembling peptide of the present invention is a type of gelling agent.
「ゾル」とは、コロイド粒子が分散媒中に分散して、流動性を有する液体状態となったものをいう。例えば、ゲルを昇温することによってゲル化剤からなるコロイドが分散媒中で流動化したものが該当する。「コロイド」とは、分子やイオンが凝集して微粒子となり、媒質中に分散している状態をいう。コロイドを形成する微粒子を「コロイド粒子」と呼ぶ。
「ゾル状態」とは、コロイド粒子が分散媒中に分散し、流動性を有した液体状態をいう。一般的には、ゲルを昇温させることによって流動化した状態が該当する。
「ゾル化」とは、ゲル状態からゾル状態への変化をいう。
A "sol" is a liquid state in which colloidal particles are dispersed in a dispersion medium and have fluidity. For example, a colloid made of a gelling agent is fluidized in a dispersion medium by heating the gel. A "colloid" is a state in which molecules or ions aggregate to form fine particles and are dispersed in a medium. The fine particles that form a colloid are called "colloidal particles."
The "sol state" refers to a liquid state in which colloidal particles are dispersed in a dispersion medium and have fluidity. Generally, this refers to a state in which a gel is fluidized by heating.
The term "solation" refers to a change from a gel state to a sol state.
「ゲル」とは、コロイド粒子が分散媒中で自己組織化し、流動性を失って固化し、固体状となったものをいう。
「ゲル状態」とは、コロイド粒子が分散媒中で自己組織化し、流動性を失って固化した状態をいう。一般的には、ゾルを降温させることによって固化した状態が該当する。
「ゲル化」とは、ゾル状態からゲル状態への変化をいう。
The term "gel" refers to a substance in which colloidal particles self-organize in a dispersion medium, lose fluidity, and solidify into a solid state.
The term "gel state" refers to a state in which colloidal particles self-organize in a dispersion medium, lose fluidity, and solidify. Generally, this refers to a state in which a sol is solidified by lowering the temperature.
"Gellation" refers to the change from a sol state to a gel state.
「ゾルゲル転移」とは、ゾル及びゲルの間の可逆的な相転移現象をいう。一般的にゾルゲル転移は、等圧条件下で温度に依存する。本明細書におけるゾルゲル転移は、特に断りのない限り、ゾルからゲルへの転移(ゲル化)、及びゲルからゾルへの転移(ゾル化)のいずれか一方、又は両方を意味するものとする。"Sol-gel transition" refers to a reversible phase transition phenomenon between sol and gel. In general, the sol-gel transition is temperature dependent under isobaric conditions. In this specification, unless otherwise specified, the sol-gel transition refers to either or both of the transition from sol to gel (gelation) and the transition from gel to sol (solation).
本明細書において「融合ペプチド」とは、本態様の自己組織化ペプチドに機能性ペプチドを共有結合又は超分子相互作用によって連結したものをいう。共有結合には、ペプチド結合、ジスルフィド結合等が含まれる。また超分子相互作用には、水素結合、疎水性相互作用、静電相互作用、配位結合等が含まれる。限定はしないが、機能性ペプチドは、自己組織化ペプチドのN末端及び/又はC末端に連結することが好ましく、さらに結合は、共有結合であることが好ましい。より好ましい共有結合は、ペプチド結合である。As used herein, the term "fusion peptide" refers to a self-assembling peptide of this embodiment to which a functional peptide is linked via a covalent bond or supramolecular interaction. Covalent bonds include peptide bonds, disulfide bonds, and the like. Supramolecular interactions include hydrogen bonds, hydrophobic interactions, electrostatic interactions, coordinate bonds, and the like. Although not limited thereto, it is preferable that the functional peptide is linked to the N-terminus and/or C-terminus of the self-assembling peptide, and furthermore, the bond is preferably a covalent bond. A more preferred covalent bond is a peptide bond.
本明細書において「ゲル化温度」とは、ゲル化剤(本発明ではゾルゲル転移剤又はゾルゲル転移組成物)が、ゾル状態からゲル状態に相転移する温度をいう。また、本明細書において「ゾル化温度」とは、ゲル化剤(本発明のゾルゲル転移剤又はゾルゲル転移組成物)が、ゲル状態からゾル状態に相転移する温度をいう。一のゲル化剤において、ゲル化温度とゾル化温度は、同一であってもよく、異なっていてもよい。通常は、同一温度であるか、異なる温度であるかは、通常、ゲル化剤の種類に基づく。なお、本明細書では、ゲル化温度とゾル化温度を合わせて、しばしば「ゾルゲル転移温度」と表記する。In this specification, "gelation temperature" refers to the temperature at which a gelling agent (in this invention, a sol-gel transition agent or a sol-gel transition composition) undergoes a phase transition from a sol state to a gel state. In addition, in this specification, "solation temperature" refers to the temperature at which a gelling agent (in this invention, a sol-gel transition agent or a sol-gel transition composition) undergoes a phase transition from a gel state to a sol state. For a single gelling agent, the gelation temperature and the solation temperature may be the same or different. Generally, whether they are the same temperature or different temperatures usually depends on the type of gelling agent. In this specification, the gelation temperature and the solation temperature are often collectively referred to as the "sol-gel transition temperature."
本明細書において「機能性ペプチド」とは、生体内又は細胞内において、特定の生物学的機能を有するペプチドをいう。As used herein, the term "functional peptide" refers to a peptide that has a specific biological function in a living body or within a cell.
本明細書において「特定の生物学的機能」とは、細胞、組織又は個体に影響を与え得る機能、タンパク質、細胞、組織及び個体を標識する機能、又は特定の生物学的機能を有する他のペプチド、核酸、低分子化合物、又は金属イオンを連結させる連結機能をいう。「細胞、組織又は個体に影響を与え得る機能」には、例えば、細胞接着機能、シグナル伝達機能、結合機能、及び代謝機能が含まれる。「タンパク質、細胞、組織及び個体を標識する特定の機能」には、例えば、蛍光標識やエピトープ標識等が含まれる。特定の生物学的機能は、天然の機能、及び非天然の機能のいずれであってもよい。「特定の生物学的機能を有する他のペプチド、核酸、低分子化合物、又は金属イオンを連結させる連結機能」には、例えば、抗原抗体結合又は受容体リガンド相互作用を媒介する機能、RNA及び/又はDNAを結合する機能、ニッケルイオン、銅イオン等を結合する機能等が含まれる。In this specification, the term "specific biological function" refers to a function that can affect cells, tissues, or individuals, a function that labels proteins, cells, tissues, and individuals, or a linking function that links other peptides, nucleic acids, low molecular weight compounds, or metal ions that have specific biological functions. "Functions that can affect cells, tissues, or individuals" include, for example, cell adhesion functions, signal transduction functions, binding functions, and metabolic functions. "Specific functions that label proteins, cells, tissues, and individuals" include, for example, fluorescent labels and epitope labels. The specific biological function may be either a natural function or a non-natural function. "Linking functions that link other peptides, nucleic acids, low molecular weight compounds, or metal ions that have specific biological functions" include, for example, functions that mediate antigen-antibody binding or receptor-ligand interactions, functions that bind RNA and/or DNA, and functions that bind nickel ions, copper ions, etc.
本明細書において「生体適合性」とは、生体への導入が可能である性質をいう。特に、ある材料が生体に対する毒性や副作用を有しないか、有していても極めて軽微である性質、及び/又は生体内において異物認識されず、排除されることがない性質をいう。本明細書において、「ペプチドが生体適合性を有する」とは、例えば、限定はしないが、生物由来のコンタミネーションがないため人体に対してアレルギーや未知の感染症を生じるリスクがないか、非常に少ないペプチドをいう。具体的には、化学的に合成されたペプチド等が挙げられる。As used herein, "biocompatibility" refers to the property of being capable of being introduced into a living organism. In particular, it refers to the property of a material having no toxicity or side effects to a living organism, or the property of the material having only very slight toxicity or side effects, and/or the property of the material not being recognized as a foreign body in the living organism and not being eliminated. As used herein, "a peptide having biocompatibility" refers, for example and without limitation, to a peptide that is free of biological contamination and therefore has no or very little risk of causing allergies or unknown infectious diseases in the human body. Specific examples include chemically synthesized peptides.
本明細書において「生体」とは、細胞(培養細胞を含む)、組織、器官、又は個体をいう。限定はしないが、好ましくは、ヒト由来の細胞、ヒト由来の細胞からなる組織若しくは器官、又はヒト個体である。As used herein, the term "living body" refers to a cell (including cultured cell), tissue, organ, or individual. Although not limited thereto, the term is preferably a cell of human origin, a tissue or organ composed of cells of human origin, or a human individual.
1-3.構成
1-3-1.自己組織化ペプチド
本態様の自己組織化ペプチドにおける構成について、以下で具体的に説明をする。
本態様の自己組織化ペプチドは、複数のペプチドユニットが互いにペプチド結合で連結したポリペプチドによって構成されている。
1-3. Configuration 1-3-1. Self-assembling peptide The configuration of the self-assembling peptide of this embodiment will be specifically explained below.
The self-assembling peptide of this embodiment is composed of a polypeptide in which a plurality of peptide units are linked to each other via peptide bonds.
本明細書で「ペプチドユニット」とは、本発明における自己組織化ペプチドの構成単位である。一つのペプチドユニットは、少なくとも3種類のアミノ酸が4個ペプチド結合したオリゴペプチドからなる。As used herein, a "peptide unit" refers to a structural unit of a self-assembling peptide in the present invention. One peptide unit is composed of an oligopeptide in which at least three types of amino acids are linked by four peptide bonds.
本態様の自己組織化ペプチドを構成するペプチドユニットは、アルギニン(Arg/R)、アラニン(Ala/A)、及びアスパラギン酸(Asp/D)からなる3種類のアミノ酸を必須構成アミノ酸として含み、他にもAla以外の疎水性アミノ酸を含み得る。Ala以外の疎水性アミノ酸には、グリシン(Gly/G)、プロリン(Pro/P)、バリン(Val/V)、ロイシン(Leu/L)、イソロイシン(Ile/I)、メチオニン(Met/M)、システイン(Cis/C)、フェニルアラニン(Phe/F)、チロシン(Tyr/Y)及びトリプトファン(Trp/W)が挙げられるが、いずれの疎水性アミノ酸であってもよい。好ましくはグリシン又はプロリンである。上記のグリシン以外のアミノ酸は、光学異性体を問わず使用することができる。すなわち、D体又はL体のいずれを使用してもよい。The peptide units constituting the self-assembling peptide of this embodiment contain three types of amino acids consisting of arginine (Arg/R), alanine (Ala/A), and aspartic acid (Asp/D) as essential constituent amino acids, and may contain other hydrophobic amino acids other than Ala. Hydrophobic amino acids other than Ala include glycine (Gly/G), proline (Pro/P), valine (Val/V), leucine (Leu/L), isoleucine (Ile/I), methionine (Met/M), cysteine (Cis/C), phenylalanine (Phe/F), tyrosine (Tyr/Y), and tryptophan (Trp/W), but any hydrophobic amino acid may be used. Glycine or proline is preferable. The above amino acids other than glycine can be used regardless of their optical isomers. That is, either the D-form or the L-form may be used.
本態様の自己組織化ペプチドを構成するペプチドユニットは、具体的にはRADA、RXDA、又はRADXのいずれかである。ここでXはAla以外の疎水性アミノ酸を表す。The peptide units constituting the self-assembling peptide of this embodiment are specifically RADA, RXDA, or RADX, where X represents a hydrophobic amino acid other than Ala.
本態様の自己組織化ペプチドは、具体的には、m個のRADA、及びn個のRXDA又はRADXがペプチド結合によって連結し、構成されている。ここで、mは3以上6以下の整数であり、またnは1又は2である。また、mとnとの間には2n<mの関係を有する。したがって、本態様の自己組織化ペプチドにおいて、(m, n)の組み合わせは、実質的に(3, 1)、(4, 1)、(5, 1)、(6, 1)、(5, 2)、又は(6, 2)のいずれかから選択される。Specifically, the self-assembling peptide of this embodiment is composed of m RADA and n RXDA or RADX linked by peptide bonds. Here, m is an integer between 3 and 6, and n is 1 or 2. Furthermore, there is a relationship between m and n such that 2n<m. Thus, in the self-assembling peptide of this embodiment, the combination of (m, n) is substantially selected from any of (3, 1), (4, 1), (5, 1), (6, 1), (5, 2), or (6, 2).
本態様の自己組織化ペプチドにおいて、各ペプチドユニットは任意の順序で連結される。ただし、本発明の自己組織化ペプチドは、C末端のペプチドユニットがRXDA若しくはRADXのいずれかであるか、又はN末端のペプチドユニットがRXDAである。In the self-assembling peptide of this embodiment, the peptide units are linked in any order. However, in the self-assembling peptide of the present invention, the C-terminal peptide unit is either RXDA or RADX, or the N-terminal peptide unit is RXDA.
したがって、本態様の自己組織化ペプチドは、具体的には、RXDA-(RADA)3(配列番号5)、(RADA)3-RXDA(配列番号6)、(RADA)3-RADX(配列番号7)、RXDA-(RADA)4(配列番号8)、(RADA)4-RXDA(配列番号9)、(RADA)4-RADX(配列番号10)、RXDA-(RADA)5(配列番号11)、(RADA)5-RXDA(配列番号12)、(RADA)5-RADX(配列番号13)、RXDA-(RADA)6(配列番号14)、(RADA)6-RXDA(配列番号15)、(RADA)6-RADX(配列番号16)、(RXDA)2-(RADA)5(配列番号17)、RXDA-RADA-RXDA-(RADA)4(配列番号18)、RXDA-(RADA)2-RXDA-(RADA)3(配列番号19)、RXDA-(RADA)3-RXDA-(RADA)2(配列番号20)、RXDA-(RADA)4-RXDA-RADA(配列番号21)、RXDA-(RADA)5-RXDA(配列番号22)、RXDA-RADX-(RADA)5(配列番号23)、RXDA-RADA-RADX-(RADA)4(配列番号24)、RXDA-(RADA)2-RADX-(RADA)3(配列番号25)、RXDA-(RADA)3-RADX-(RADA)2(配列番号26)、RXDA-(RADA)4-RADX-RADA(配列番号27)、RXDA-(RADA)5-RADX(配列番号28)、RADA-RXDA-(RADA)4-RXDA(配列番号29)、(RADA)2-RXDA-(RADA)3-RXDA(配列番号30)、(RADA)3-RXDA-(RADA)2-RXDA(配列番号31)、(RADA)4-RXDA-RADA-RXDA(配列番号32)、(RADA)5-(RXDA)2(配列番号33)、RADX-(RADA)5-RXDA(配列番号34)、RADA-RADX-(RADA)4-RXDA(配列番号35)、(RADA)2-RADX-(RADA)3-RXDA(配列番号36)、(RADA)3-RADX-(RADA)2-RXDA(配列番号37)、(RADA)4-RADX-RADA-RXDA(配列番号38)、(RADA)5-RADX-RXDA(配列番号39)、RADA-RXDA-(RADA)4-RADX(配列番号40)、(RADA)2-RXDA-(RADA)3-RADX(配列番号41)、(RADA)3-RXDA-(RADA)2-RADX(配列番号42)、(RADA)4-RXDA-RADA-RADX(配列番号43)、(RADA)5-RXDA-RADX(配列番号44)、RADX-(RADA)5-RADX(配列番号45)、RADA-RADX-(RADA)4-RADX(配列番号46)、(RADA)2-RADX-(RADA)3-RADX(配列番号47)、(RADA)3-RADX-(RADA)2-RADX(配列番号48)、(RADA)4-RADX-RADA-RADX(配列番号49)、(RADA)5-(RADX)2(配列番号50)、(RXDA)2-(RADA)6(配列番号51)、RXDA-RADA-RXDA-(RADA)5(配列番号52)、RXDA-(RADA)2-RXDA-(RADA)4(配列番号53)、RXDA-(RADA)3-RXDA-(RADA)3(配列番号54)、RXDA-(RADA)4-RXDA-(RADA)2(配列番号55)、RXDA-(RADA)5-RXDA-RADA(配列番号56)、RXDA-(RADA)6-RXDA(配列番号57)、RXDA-RADX-(RADA)6(配列番号58)、RXDA-RADA-RADX-(RADA)5(配列番号59)、RXDA-(RADA)2-RADX-(RADA)4(配列番号60)、RXDA-(RADA)3-RADX-(RADA)3(配列番号61)、RXDA-(RADA)4-RADX-(RADA)2(配列番号62)、RXDA-(RADA)5-RADX-RADA(配列番号63)、RXDA-(RADA)6-RADX(配列番号64)、RADA-RXDA-(RADA)5-RXDA(配列番号65)、(RADA)2-RXDA-(RADA)4-RXDA(配列番号66)、(RADA)3-RXDA-(RADA)3-RXDA(配列番号67)、(RADA)4-RXDA-(RADA)2-RXDA(配列番号68)、(RADA)5-RXDA-RADA-RXDA(配列番号69)、(RADA)6-(RXDA)2(配列番号70)、RADX-(RADA)6-RXDA(配列番号71)、RADA-RADX-(RADA)5-RXDA(配列番号72)、(RADA)2-RADX-(RADA)4-RXDA(配列番号73)、(RADA)3-RADX-(RADA)3-RXDA(配列番号74)、(RADA)4-RADX-(RADA)2-RXDA(配列番号75)、(RADA)5-RADX-RADA-RXDA(配列番号76)、(RADA)6-RADX-RXDA(配列番号77)、RADA-RXDA-(RADA)5-RADX(配列番号78)、(RADA)2-RXDA-(RADA)4-RADX(配列番号79)、(RADA)3-RXDA-(RADA)3-RADX(配列番号80)、(RADA)4-RXDA-(RADA)2-RADX(配列番号81)、(RADA)5-RXDA-RADA-RADX(配列番号82)、(RADA)6-RXDA-RADX(配列番号83)、RADX-(RADA)6-RADX(配列番号84)、RADA-RADX-(RADA)5-RADX(配列番号85)、(RADA)2-RADX-(RADA)4-RADX(配列番号86)、(RADA)3-RADX-(RADA)3-RADX(配列番号87)、(RADA)4-RADX-(RADA)2-RADX(配列番号88)、(RADA)5-RADX-RADA-RADX(配列番号89)、(RADA)6-(RADX)2(配列番号90)からなる群から選択されるいずれかのペプチドである。 Thus, specific examples of the self-assembling peptides of this embodiment include RXDA-(RADA) 3 (SEQ ID NO:5), (RADA) 3 -RXDA (SEQ ID NO:6), (RADA) 3- RADX (SEQ ID NO:7), RXDA-(RADA) 4 (SEQ ID NO:8), (RADA) 4- RXDA (SEQ ID NO:9), (RADA) 4- RADX (SEQ ID NO:10), RXDA-(RADA) 5 (SEQ ID NO:11), (RADA) 5- RXDA (SEQ ID NO:12), (RADA) 5- RADX (SEQ ID NO:13), RXDA-(RADA) 6 (SEQ ID NO:14), (RADA) 6 -RXDA (SEQ ID NO:15), (RADA) 6- RADX (SEQ ID NO:16), (RXDA) 2- (RADA) 5 (SEQ ID NO:17), RXDA-RADA-RXDA-(RADA) 4 (SEQ ID NO:18), RXDA-(RADA) 2 -RXDA-(RADA) 3 (SEQ ID NO:19), RXDA-(RADA) 3 -RXDA-(RADA) 2 (SEQ ID NO:20), RXDA-(RADA) 4 -RXDA-RADA (SEQ ID NO:21), RXDA-(RADA) 5 -RXDA (SEQ ID NO:22), RXDA-RADX-(RADA) 5 (SEQ ID NO:23), RXDA-RADA-RADX-(RADA) 4 (SEQ ID NO:24), RXDA-(RADA) 2- RADX-(RADA) 3 (SEQ ID NO:25), RXDA-(RADA) 3- RADX-(RADA) 2 (SEQ ID NO:26), RXDA-(RADA) 4- RADX-RADA (SEQ ID NO:27), RXDA-(RADA) 5 -RADX (SEQ ID NO:28), RADA-RXDA-(RADA) 4- RXDA (SEQ ID NO:29), (RADA) 2 -RXDA-(RADA) 3 -RXDA (SEQ ID NO:30), (RADA) 3 -RXDA-(RADA) 2 -RXDA (SEQ ID NO:31), (RADA) 4- RXDA-RADA-RXDA (SEQ ID NO:32), (RADA) 5- (RXDA) 2 (SEQ ID NO:33), RADX-(RADA) 5 -RXDA (SEQ ID NO:34), RADA-RADX-(RADA) 4- RXDA (SEQ ID NO:35), (RADA) 2- RADX-(RADA) 3- RXDA (SEQ ID NO:36), (RADA) 3 -RADX-(RADA) 2 -RXDA (SEQ ID NO:37), (RADA) 4 -RADX-RADA-RXDA (SEQ ID NO:38), (RADA) 5- RADX-RXDA (SEQ ID NO:39), RADA-RXDA-(RADA) 4- RADX (SEQ ID NO:40), (RADA) 2 -RXDA-(RADA) 3 -RADX (SEQ ID NO:41), (RADA) 3 -RXDA-(RADA) 2 -RADX (SEQ ID NO:42), (RADA) 4 -RXDA-RADA-RADX (SEQ ID NO:43), (RADA) 5- RXDA-RADX (SEQ ID NO:44), RADX-(RADA) 5- RADX (SEQ ID NO:45), RADA-RADX-(RADA) 4 -RADX (SEQ ID NO:46), (RADA) 2 -RADX-(RADA) 3 -RADX (SEQ ID NO:47), (RADA) 3 -RADX-(RADA) 2- RADX (SEQ ID NO:48), (RADA) 4 -RADX-RADA-RADX (SEQ ID NO:49), (RADA) 5- (RADX) 2 (SEQ ID NO:50), (RXDA) 2- (RADA) 6 (SEQ ID NO:51), RXDA-RADA-RXDA-(RADA) 5 (SEQ ID NO:52), RXDA-(RADA) 2- RXDA-(RADA) 4 (SEQ ID NO:53), RXDA-(RADA) 3- RXDA-(RADA) 3 (SEQ ID NO:54), RXDA-(RADA) 4 -RXDA-(RADA) 2 (SEQ ID NO:55), RXDA-(RADA) 5 -RXDA-RADA (SEQ ID NO:56), RXDA-(RADA) 6 -RXDA (SEQ ID NO:57), RXDA-RADX-(RADA) 6 (SEQ ID NO:58), RXDA-RADA-RADX-(RADA) 5 (SEQ ID NO:59), RXDA-(RADA) 2- RADX-(RADA) 4 (SEQ ID NO:60), RXDA-(RADA) 3- RADX-(RADA) 3 (SEQ ID NO:61), RXDA-(RADA) 4- RADX-(RADA) 2 (SEQ ID NO:62), RXDA-(RADA) 5 -RADX-RADA (SEQ ID NO:63), RXDA-(RADA) 6- RADX (SEQ ID NO:64), RADA-RXDA-(RADA) 5 -RXDA (SEQ ID NO:65), (RADA) 2 -RXDA-(RADA) 4- RXDA (SEQ ID NO:66), (RADA) 3- RXDA-(RADA) 3- RXDA (SEQ ID NO:67), (RADA) 4 -RXDA-(RADA) 2 -RXDA (SEQ ID NO:68), (RADA) 5 -RXDA-RADA-RXDA (SEQ ID NO:69), (RADA) 6- (RXDA) 2 (SEQ ID NO:70), RADX-(RADA) 6 -RXDA (SEQ ID NO:71), RADA-RADX-(RADA) 5- RXDA (SEQ ID NO:72), (RADA) 2- RADX-(RADA) 4 -RXDA (SEQ ID NO:73), (RADA) 3 -RADX-(RADA) 3 -RXDA (SEQ ID NO:74), (RADA) 4 -RADX-(RADA) 2 -RXDA (SEQ ID NO:75), (RADA) 5- RADX-RADA-RXDA (SEQ ID NO:76), (RADA) 6 -RADX-RXDA (SEQ ID NO:77), RADA-RXDA-(RADA) 5- RADX (SEQ ID NO:78), (RADA) 2 -RXDA-(RADA) 4 -RADX (SEQ ID NO:79), (RADA) 3 -RXDA-(RADA) 3 -RADX (SEQ ID NO:80), (RADA) 4- RXDA-(RADA) 2 -RADX (SEQ ID NO:81), (RADA) 5 -RXDA-RADA-RADX (SEQ ID NO:82), (RADA) 6- RXDA-RADX (SEQ ID NO:83), RADX-(RADA) 6 -RADX (SEQ ID NO:84), RADA-RADX-(RADA) 5- RADX (SEQ ID NO:85), (RADA) 2- RADX-(RADA) 4- RADX (SEQ ID NO:86), (RADA) 3 -RADX-(RADA) 3- RADX (SEQ ID NO:87), (RADA) 4- RADX-(RADA) 2 The peptide is any one selected from the group consisting of (RADA) 5 -RADX-RADA-RADX (SEQ ID NO: 88), (RADA) 5 -RADX-RADA-RADX (SEQ ID NO: 89) and (RADA) 6 -(RADX) 2 (SEQ ID NO: 90).
本態様の自己組織化ペプチドが2以上のXを含む場合、2以上のXは同一のアミノ酸であってもよく、又は異なるアミノ酸であってもよい。
本態様の自己組織化ペプチドは、化学的に合成可能である。
When the self-assembling peptide of this embodiment contains two or more X, the two or more X may be the same amino acid or different amino acids.
The self-assembling peptides of this embodiment can be chemically synthesized.
本態様の自己組織化ペプチドは、自己組織化ペプチドを構成するペプチドユニットの組成及び/又は並び方を調整することにより、自己組織化ペプチドのゾル化温度及び/又はゲル化温度を制御することができる。具体的には、RADAユニットの個数mが大きいほどゾル化温度及び/又はゲル化温度は高くなり、RXDA及びRADXの個数nが大きいほど、ゾル化温度及び/又はゲル化温度は低くなる。したがって、本態様の自己組織化ペプチドは、mとnの数値を調整することによって、そのゾル化温度及び/又はゲル化温度を制御することができる。The self-assembling peptide of this embodiment can control the solation temperature and/or gelation temperature by adjusting the composition and/or arrangement of the peptide units that make up the self-assembling peptide. Specifically, the larger the number m of RADA units, the higher the solation temperature and/or gelation temperature, and the larger the number n of RXDA and RADX, the lower the solation temperature and/or gelation temperature. Therefore, the self-assembling peptide of this embodiment can control its solation temperature and/or gelation temperature by adjusting the values of m and n.
本態様の自己組織化ペプチドのゾル化温度、ゲル化温度は、例えば、1気圧条件下において、20~80℃の範囲内、20~70℃の範囲内、20~60℃の範囲内、30~50℃の範囲内又は30~40℃の範囲内である。
本態様の自己組織化ペプチドは、生体適合性を有し、生体への導入が可能である。
The solization temperature and gelation temperature of the self-assembling peptide of this embodiment are, for example, within a range of 20 to 80°C, within a range of 20 to 70°C, within a range of 20 to 60°C, within a range of 30 to 50°C, or within a range of 30 to 40°C under a condition of 1 atmospheric pressure.
The self-assembling peptide of this embodiment is biocompatible and can be introduced into a living body.
1-3-2.融合ペプチド
本態様の融合ペプチドは、本態様の自己組織化ペプチドに機能性ペプチドを共有結合又は超分子相互作用で連結して得られるペプチドである。
1-3-2. Fusion Peptide The fusion peptide of this embodiment is a peptide obtained by linking a functional peptide to the self-assembling peptide of this embodiment via a covalent bond or supramolecular interaction.
本態様の融合ペプチドは、限定はしないが、例えば、本態様の自己組織化ペプチドを機能性ペプチドのN末端及び/又はC末端にペプチド結合で連結して得られるペプチドである。本態様の自己組織化ペプチドが「機能性ペプチドのN末端及び/又はC末端にペプチド結合で連結」されるとは、本態様の自己組織化ペプチドが機能性ペプチドのN末端にのみ連結される場合、C末端にのみ連結される場合、並びにN末端及びC末端の両方に連結される場合のいずれをも包含するものとする。The fusion peptide of this embodiment is, for example and without limitation, a peptide obtained by linking the self-assembling peptide of this embodiment to the N-terminus and/or C-terminus of a functional peptide via a peptide bond. The self-assembling peptide of this embodiment being "linked to the N-terminus and/or C-terminus of a functional peptide via a peptide bond" encompasses the cases where the self-assembling peptide of this embodiment is linked only to the N-terminus of the functional peptide, only to the C-terminus, and both to the N-terminus and C-terminus.
本態様の融合ペプチドを構成する機能性ペプチドは、前述のように、生体内又は細胞内において、特定の生物学的機能を有するペプチドである。その機能は、限定はしないが、例えば、細胞接着機能、シグナル伝達機能、結合機能、標識機能、又は代謝機能が挙げられる。As described above, the functional peptide constituting the fusion peptide of this embodiment is a peptide that has a specific biological function in a living body or a cell. The function may be, but is not limited to, a cell adhesion function, a signal transduction function, a binding function, a labeling function, or a metabolic function.
また、本態様の融合ペプチドを構成する機能性ペプチドは、使用目的、細胞培養、細胞の接着、増殖、分化等の制御、組織又は器官の培養、形成、再生、又は血管誘導等の融合ペプチドの目的に応じて選択することができる。In addition, the functional peptides constituting the fusion peptide of this embodiment can be selected depending on the purpose of use, the purpose of the fusion peptide, such as cell culture, control of cell adhesion, proliferation, differentiation, etc., tissue or organ culture, formation, regeneration, or vascular induction.
本発明における機能性ペプチドは限定しないが、例えば、細胞接着分子、細胞外マトリックス分子、分泌タンパク質、結合タンパク質、酵素、マーカータンパク質、及び人工ペプチド、並びにそれらのペプチド断片が挙げられる。ここでいう「細胞接着分子」とは、細胞の表面で細胞間、又は細胞と細胞外マトリックス間の接着に関わる分子である。限定はしないが、例えば、N-カドヘリン等のカドヘリン、インテグリン、セレクチン等が挙げられる。「細胞外マトリックス分子」とは、細胞外マトリックスを構成する分子である。限定はしないが、例えば、ラミニン、コラーゲン、フィブロネクチン等が挙げられる。「分泌タンパク質」とは、細胞内で作られ、細胞外に分泌されるタンパク質である。限定はしないが、例えば、血管内皮細胞増殖因子(VEGF)、線維芽細胞成長因子(FGF)、血小板由来成長因子(PDGF)、サイトカイン等が挙げられる。「結合タンパク質」とは、特定の分子と特異的に結合するタンパク質である。限定はしないが、例えば、抗原抗体結合を媒介する抗体又は抗原、(ストレプト)アビジン、マルトース結合タンパク質(MBP)、受容体リガンド相互作用を媒介する受容体又はリガンド、DNA結合タンパク質、RNA結合タンパク質等が挙げられる。特に、機能性ペプチドがDNA結合タンパク質又はRNA結合タンパク質である場合、機能性ペプチドが結合する核酸分子は他の1つ又は複数の核酸分子と多重らせん構造の形成等によって結合することができる。「マーカータンパク質」とは、細胞やタンパク質等を検出する際に標識となりうるタンパク質である。通常は、その活性に基づいて目的とするタンパク質の発現や存在の有無を判別できるポリペプチドが該当する。限定はしないが、例えば、GFP等の蛍光タンパク質、ルシフェリン、又はイクオリン等の発光タンパク質、ホースラディッシュペルオキシダーゼ(HRP)、又はアルカリホスファターゼ(AP)等の酵素が挙げられる。「人工ペプチド」とは、タグペプチドとも呼ばれ、人工的に合成された数~十数アミノ酸からなるオリゴペプチドである。例えば、FLAGタグ、ヒスチジンタグ、HAタグ、DAPタグ等のエピトープタグ、及びHisタグ等が挙げられる。 The functional peptides in the present invention include, but are not limited to, cell adhesion molecules, extracellular matrix molecules, secreted proteins, binding proteins, enzymes, marker proteins, and artificial peptides, as well as peptide fragments thereof. The term "cell adhesion molecules" as used herein refers to molecules involved in adhesion between cells or between cells and the extracellular matrix on the surface of cells. Examples of such molecules include, but are not limited to, cadherins such as N-cadherin, integrins, and selectins. The term "extracellular matrix molecules" refers to molecules that constitute the extracellular matrix. Examples of such molecules include, but are not limited to, laminin, collagen, and fibronectin. The term "secreted proteins" refers to proteins that are produced within cells and secreted outside the cells. Examples of such proteins include, but are not limited to, vascular endothelial growth factor (VEGF), fibroblast growth factor (FGF), platelet-derived growth factor (PDGF), and cytokines. The term "binding proteins" refers to proteins that specifically bind to specific molecules. Examples of functional peptides include, but are not limited to, antibodies or antigens that mediate antigen-antibody binding, (strept)avidin, maltose-binding protein (MBP), receptors or ligands that mediate receptor-ligand interactions, DNA-binding proteins, RNA-binding proteins, and the like. In particular, when the functional peptide is a DNA-binding protein or an RNA-binding protein, the nucleic acid molecule to which the functional peptide binds can bind with one or more other nucleic acid molecules by forming a multiple helix structure, etc. A "marker protein" is a protein that can be used as a label when detecting cells, proteins, etc. Usually, it is a polypeptide that can determine the expression or presence of a target protein based on its activity. Examples of functional peptides include, but are not limited to, fluorescent proteins such as GFP, luminescent proteins such as luciferin or aequorin, and enzymes such as horseradish peroxidase (HRP) or alkaline phosphatase (AP). An "artificial peptide" is also called a tag peptide, and is an oligopeptide consisting of several to a dozen amino acids that is artificially synthesized. Examples of such proteins include epitope tags such as FLAG tags, histidine tags, HA tags, and DAP tags, and His tags.
本態様の融合ペプチドのゾル化温度、ゲル化温度は、機能性ペプチドの影響を受けるものの、原則的には包含する自己組織化ペプチドのゾル化温度、ゲル化温度に基づく。したがって、1気圧条件下では、例えば、20~80℃の範囲内、20~70℃の範囲内、20~60℃の範囲内、30~50℃の範囲内又は30~40℃の範囲内でゾルゲル転移する。The solization temperature and gelation temperature of the fusion peptide of this embodiment are influenced by the functional peptide, but are in principle based on the solization temperature and gelation temperature of the self-assembling peptide contained therein. Therefore, under atmospheric pressure, the sol-gel transition occurs, for example, within the range of 20 to 80°C, 20 to 70°C, 20 to 60°C, 30 to 50°C, or 30 to 40°C.
本態様の融合ペプチドは、生体適合性を有し、生体への導入が可能である。
本態様の融合ペプチドに含まれる自己組織化ペプチドは分子量が小さい。それ故、比較的大きな機能性ペプチドとペプチド結合によって連結し、単一のペプチド鎖として合成することが可能である。一般に遺伝子発現系を用いて細胞内でペプチド合成を行う場合、タンパク質の分子量が大きくなるほど収率が低くなる。本態様の融合ペプチドは、遺伝子発現系を用いて発現させた場合の収率が高い。
The fusion peptide of this embodiment is biocompatible and can be introduced into a living body.
The self-assembling peptide contained in the fusion peptide of this embodiment has a small molecular weight. Therefore, it is possible to link it to a relatively large functional peptide via a peptide bond and synthesize it as a single peptide chain. In general, when peptide synthesis is performed in cells using a gene expression system, the yield decreases as the molecular weight of the protein increases. The fusion peptide of this embodiment has a high yield when expressed using a gene expression system.
本明細書において「遺伝子発現系」とは、宿主細胞内で外来の遺伝子を発現できる発現系、又は無細胞遺伝子発現系をいう。具体的には、例えば、プラスミド若しくはバクミド(Bacmid)のような自律複製可能な発現ベクターが挙げられる。発現ベクターは、複数種の宿主細胞内で複製可能なシャトルベクターとすることもできる。宿主は、特に限定されないが、例えば、大腸菌、昆虫細胞、培養細胞が挙げられる。As used herein, the term "gene expression system" refers to an expression system capable of expressing a foreign gene in a host cell, or a cell-free gene expression system. Specific examples include autonomously replicable expression vectors such as plasmids or bacmids. The expression vector may also be a shuttle vector capable of replicating in multiple types of host cells. The host is not particularly limited, but examples include E. coli, insect cells, and cultured cells.
1-4.効果
本態様の自己組織化ペプチド又は融合ペプチドは、(RADA)4ペプチドよりも低い温度でゾル化する性質を有する。
1-4. Effects The self-assembling peptide or fusion peptide of this embodiment has the property of forming a sol at a lower temperature than the (RADA) 4 peptide.
2.ゾルゲル転移剤
2-1.概要
本発明の第2の態様は、ゾルゲル転移剤である。本態様のゾルゲル転移剤は、第1態様の自己組織化ペプチド又は融合ペプチドからなる。本態様のゾルゲル転移剤によれば、温度変化によって、ゾル状態からゲル状態へ、又はゲル状態からゾル状態へ、温度制御によりゾルゲル転移させることが可能である。
2. Sol-gel transition agent 2-1. Overview A second aspect of the present invention is a sol-gel transition agent. The sol-gel transition agent of this aspect comprises the self-assembling peptide or fusion peptide of the first aspect. The sol-gel transition agent of this aspect is capable of undergoing sol-gel transition from a sol state to a gel state, or from a gel state to a sol state, by controlling the temperature.
2-2.構成
本態様において「ゾルゲル転移剤」とは、第1態様の自己組織化ペプチド又は融合ペプチドで構成され、そのアミノ酸配列の違いに基づき、所望の温度でゾルゲル転移させることができるゲル化剤である。
したがって、本態様におけるゾルゲル転移剤の基本構成は、第1態様の自己組織化ペプチド又は第1態様の融合ペプチドにおける「1-3.構成」に記載の内容と実質的に同一である。それ故、ここでは、その具体的な説明は省略する。
なお、本態様におけるゾルゲル転移剤のpHは、限定はしない。例えばpH 1~pH 11、pH 1~pH 9、pH 3~pH 9、pH 4~pH 8、pH 5~pH 7、又はpH 6~pH 7の範囲にあればよい。好ましくはpH 8.0以下、pH 7.5以下、pH 7以下、pH 6.5以下である。
2-2. Configuration In this embodiment, the "sol-gel transition agent" is a gelling agent that is composed of the self-assembling peptide or fusion peptide of the first embodiment and can undergo sol-gel transition at a desired temperature based on the difference in their amino acid sequences.
Therefore, the basic configuration of the sol-gel transition agent in this embodiment is substantially the same as that described in "1-3. Configuration" of the self-assembling peptide of embodiment 1 or the fusion peptide of embodiment 1. Therefore, a detailed description thereof will be omitted here.
The pH of the sol-gel transition agent in this embodiment is not limited, and may be, for example, in the range of pH 1 to pH 11, pH 1 to pH 9,
3.ゾルゲル転移組成物
3-1.概要
本発明の第3の態様はゾルゲル転移組成物である。本態様のゾルゲル転移組成物は、第2態様に記載のゾルゲル転移剤を必須の有効成分とし、他に担体等を包含して成る。本態様のゾルゲル転移組成物は、温度処理によって所望の温度でゾルゲル転移剤をゾルゲル転移させることができる。
本明細書において「温度処理」とは、温度を変化させる処理をいう。例えば、ゾル状態又はゲル状態にある本発明のゾルゲル転移剤又はゾルゲル転移組成物に対して、昇温させる処理(加熱処理)、又は降温させる処理(冷却処理)が挙げられる。
本明細書において「温度変化によってゾルゲル転移させる」とは、任意の圧力条件下における温度処理によりゾルゲル転移剤又はゾルゲル転移組成物をゾルゲル転移させることをいう。例えば、1気圧条件下における20~80℃の範囲内の温度変化によって、ゾルゲル転移させることをいう。
3. Sol-gel transition composition 3-1. Overview The third aspect of the present invention is a sol-gel transition composition. The sol-gel transition composition of this aspect contains the sol-gel transition agent described in the second aspect as an essential active ingredient, and also contains a carrier and the like. The sol-gel transition composition of this aspect can cause the sol-gel transition agent to undergo sol-gel transition at a desired temperature by temperature treatment.
As used herein, the term "temperature treatment" refers to a treatment for changing the temperature, such as a treatment for increasing the temperature (heating treatment) or decreasing the temperature (cooling treatment) of the sol-gel transition agent or sol-gel transition composition of the present invention in a sol or gel state.
As used herein, the term "causing a sol-gel transition due to a temperature change" refers to causing a sol-gel transition of a sol-gel transition agent or a sol-gel transition composition by temperature treatment under any pressure condition, for example, causing a sol-gel transition due to a temperature change within a range of 20 to 80° C. under 1 atmospheric pressure.
3-2.構成
3-2-1.構成成分
本発明のゾルゲル転移組成物は、有効成分及びそれ以外の成分によって構成されている。有効成分以外の成分は特に限定はしないが、例えば、担体等が挙げられる。以下、各構成成分について具体的に説明をする。
3-2. Composition 3-2-1. Constituent Components The sol-gel transition composition of the present invention is composed of an active ingredient and other components. The components other than the active ingredient are not particularly limited, and examples thereof include a carrier. Each of the constituent components will be described in detail below.
(1)有効成分
本態様のゾルゲル転移組成物は、必須の有効成分として1種類、又は2種類以上の第2態様に記載のゾルゲル転移剤を含む。すなわち、第1態様の自己組織化ペプチド及び/又は融合ペプチドを包含している。有効成分としての第2態様に記載のゾルゲル転移剤は、1種類であっても、又は異なる2種類以上の組み合わせであってもよい。
(1) Active Ingredient The sol-gel transition composition of this embodiment contains one or more sol-gel transition agents according to the second embodiment as an essential active ingredient, i.e., the self-assembling peptide and/or fusion peptide according to the first embodiment. The sol-gel transition agent according to the second embodiment as an active ingredient may be one type or a combination of two or more different types.
本態様のゾルゲル転移組成物は、他の有効成分として、(RADA)p(pは1~6の整数)からなる自己組織化ペプチド、及び/又は当該自己組織化ペプチドに機能性ペプチドを共有結合又は超分子相互作用で連結してなる融合型ペプチドをさらに含んでもよい。これらの自己組織化ペプチドは、本発明のゾルゲル転移剤と比較してゾルゲル転移の温度が高く、例えば、20~80℃ではゲル状態のままである。そこで、これらの自己組織化ペプチドを本発明のゾルゲル転移剤と混合することによって、ゾルゲル転移組成物におけるゾルゲル転移の温度を上方制御、すなわち、ゾルゲル転移剤単独のときよりも高い温度に設定することができる。それにより、ゾルゲル転移組成物におけるゾルゲル転移の温度制御が可能となる。さらに、本態様のゾルゲル転移組成物は、他の有効成分として、薬剤等を包含することもできる。本明細書において「薬剤」とは、低分子化合物、ペプチド(酵素及び抗体を含む)、又は核酸(miRNA、siRNA、shRNA等のRNAi分子、アンチセンス核酸、アプタマー等を含む)を含む概念である。薬剤は、限定はしないが、疾患等の治療や症状軽減を目的とする治療医薬、疾患等を検出、診断するための検査医薬、害虫、害獣の忌避や駆除を目的とする農薬、殺ウイルス又は殺菌を目的とする消毒薬等、様々な種類の薬剤を包含する。本態様のゾルゲル転移組成物に包含される薬剤は、1種だけでなく、2種以上であってもよい。 The sol-gel transition composition of this embodiment may further include, as another active ingredient, a self-assembling peptide consisting of (RADA) p (p is an integer of 1 to 6), and/or a fusion peptide formed by linking a functional peptide to the self-assembling peptide via a covalent bond or supramolecular interaction. These self-assembling peptides have a higher sol-gel transition temperature than the sol-gel transition agent of the present invention, and remain in a gel state at, for example, 20 to 80°C. Therefore, by mixing these self-assembling peptides with the sol-gel transition agent of the present invention, the sol-gel transition temperature in the sol-gel transition composition can be upregulated, that is, set to a temperature higher than that of the sol-gel transition agent alone. This makes it possible to control the temperature of the sol-gel transition in the sol-gel transition composition. Furthermore, the sol-gel transition composition of this embodiment may also include a drug or the like as another active ingredient. In this specification, the term "drug" is a concept that includes low molecular weight compounds, peptides (including enzymes and antibodies), or nucleic acids (including RNAi molecules such as miRNA, siRNA, and shRNA, antisense nucleic acids, aptamers, etc.). Drugs include, but are not limited to, various types of drugs, such as therapeutic drugs intended to treat diseases or alleviate symptoms, diagnostic drugs for detecting or diagnosing diseases, agricultural chemicals intended to repel or exterminate pests and vermin, disinfectants intended to kill viruses or bacteria, etc. The drug contained in the sol-gel transition composition of this embodiment may be one type or two or more types.
ゾルゲル転移組成物に配合される第2態様に記載のゾルゲル転移剤の量(含有量)は、特に限定はされない。ゾルゲル転移温度の条件を勘案して適宜定めればよい。また、本発明のゾルゲル転移組成物を生体内に投与する場合には、そのゾルゲル転移組成物に包含されるゾルゲル転移剤の種類及び/又はその有効量、被験体の情報、ゾルゲル転移組成物の剤形、並びに後述する担体又は添加物の種類に応じて適宜定めればよい。具体的には、ゾルゲル転移組成物に第2態様に記載のゾルゲル転移剤の濃度は、限定はしないが、例えば0.4重量%以上10重量%以下、1.0重量%以上10重量%以下、1.5重量%以上10重量%以下であればよい。本明細書において「有効量」とは、ゾルゲル転移組成物においてゾルゲル転移剤が有効成分としての機能を発揮する上で必要な量であって、かつそれを適用する生体に対して有害な副作用をほとんど又は全く付与しない量をいう。この有効量は、被験体の情報、投与経路、及び投与回数等の様々な条件によって変化し得る。ここで「被験体」とは、医薬組成物の適用対象となる生体をいう。例えば、ヒト、家畜(ウシ、ウマ、ヒツジ、ヤギ、ブタ、ニワトリ、ダチョウ等)、競走馬、愛玩動物(イヌ、ネコ、ウサギ等)、実験動物(マウス、ラット、モルモット、サル、マーモセット等)等が該当する。好ましくはヒトである(この場合、特に「被験者」という)。また、「被験体の情報」とは、ゾルゲル転移組成物を適用する生体の様々な個体情報であって、例えば、被験者の場合であれば、全身の健康状態、疾患・病害に罹患している場合にはその進行度や重症度、年齢、体重、性別、食生活、薬剤感受性、併用薬物の有無及び治療に対する耐性等を含む。ゾルゲル転移剤の最終的な有効量、及びそれに基づいて算出される適用量は、個々の被験体の情報等に応じて、最終的には医師、歯科医師、又は獣医師等の判断によって決定される。The amount (content) of the sol-gel transition agent described in the second aspect to be mixed in the sol-gel transition composition is not particularly limited. It may be appropriately determined taking into account the conditions of the sol-gel transition temperature. In addition, when the sol-gel transition composition of the present invention is administered to a living body, it may be appropriately determined according to the type and/or effective amount of the sol-gel transition agent contained in the sol-gel transition composition, information on the subject, the dosage form of the sol-gel transition composition, and the type of carrier or additive described later. Specifically, the concentration of the sol-gel transition agent described in the second aspect in the sol-gel transition composition is not limited, but may be, for example, 0.4% by weight to 10% by weight, 1.0% by weight to 10% by weight, or 1.5% by weight to 10% by weight. In this specification, the "effective amount" refers to an amount necessary for the sol-gel transition agent to function as an active ingredient in the sol-gel transition composition and an amount that gives little or no harmful side effects to the living body to which it is applied. This effective amount may vary depending on various conditions such as information on the subject, the route of administration, and the number of administrations. Here, the term "subject" refers to a living body to which the pharmaceutical composition is applied. For example, this includes humans, livestock (cattle, horses, sheep, goats, pigs, chickens, ostriches, etc.), racehorses, pets (dogs, cats, rabbits, etc.), and experimental animals (mice, rats, guinea pigs, monkeys, marmosets, etc.). Preferably, the subject is a human (in this case, it is particularly referred to as a "subject"). In addition, "subject information" refers to various individual information of the living body to which the sol-gel transition composition is applied, and in the case of a subject, for example, the subject's overall health condition, the progression and severity of a disease or injury if the subject is suffering from such a disease, age, weight, sex, diet, drug sensitivity, the presence or absence of concomitant drugs, and resistance to treatment. The final effective amount of the sol-gel transition agent and the application amount calculated based on this are ultimately determined by the judgment of a doctor, dentist, veterinarian, etc., depending on the information of each individual subject.
(2)担体
本態様のゾルゲル転移組成物は、必要に応じて薬学的に許容可能な担体を含むことができる。
本明細書において「薬学的に許容可能な担体」とは、製剤技術分野において通常使用する添加剤をいう。例えば、溶媒、賦形剤、充填剤、乳化剤、流動添加調節剤、滑沢剤、ヒト血清アルブミン等が挙げられる。
(2) Carrier The sol-gel transition composition of this embodiment can contain a pharma- ceutically acceptable carrier, if necessary.
As used herein, the term "pharmaceutical acceptable carrier" refers to additives commonly used in the field of pharmaceutical formulations, such as solvents, excipients, fillers, emulsifiers, flow regulators, lubricants, human serum albumin, and the like.
溶媒には、例えば、水若しくはそれ以外の薬学的に許容し得る水溶液、又は薬学的に許容される有機溶剤のいずれであってもよい。水溶液としては、例えば、生理食塩水、ブドウ糖やその他の補助剤を含む等張液、リン酸塩緩衝液、酢酸ナトリウム緩衝液が挙げられる。補助剤としては、例えば、D-ソルビトール、D-マンノース、D-マンニトール、塩化ナトリウム、その他にも低濃度の非イオン性界面活性剤、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル類等が挙げられる。The solvent may be, for example, water or any other pharma- ceutically acceptable aqueous solution, or a pharma-ceutically acceptable organic solvent. Examples of aqueous solutions include physiological saline, isotonic solutions containing glucose or other adjuvants, phosphate buffer, and sodium acetate buffer. Examples of adjuvants include D-sorbitol, D-mannose, D-mannitol, sodium chloride, low-concentration nonionic surfactants, polyoxyethylene sorbitan fatty acid esters, and the like.
賦形剤には、例えば、単糖、二糖類、シクロデキストリン及び多糖類のような糖、金属塩、クエン酸、酒石酸、グリシン、ポリエチレングリコール、プルロニック、カオリン、ケイ酸、又はそれらの組み合わせが挙げられる。Excipients may include, for example, sugars such as monosaccharides, disaccharides, cyclodextrins and polysaccharides, metal salts, citric acid, tartaric acid, glycine, polyethylene glycol, pluronics, kaolin, silicic acid, or combinations thereof.
充填剤としては、ワセリン、前記糖及び/又はリン酸カルシウムが例として挙げられる。
乳化剤としては、ソルビタン脂肪酸エステル、グリセリン脂肪酸エステル、ショ糖脂肪酸エステル、プロピレングリコール脂肪酸エステルが例として挙げられる。
Examples of fillers include petrolatum, sugars and/or calcium phosphate.
Examples of emulsifiers include sorbitan fatty acid esters, glycerin fatty acid esters, sucrose fatty acid esters, and propylene glycol fatty acid esters.
流動添加調節剤及び滑沢剤としては、ケイ酸塩、タルク、ステアリン酸塩又はポリエチレングリコールが例として挙げられる。 Examples of flow regulators and lubricants include silicates, talc, stearates or polyethylene glycol.
上記の他にも、必要であれば医薬において通常用いられる可溶化剤、懸濁剤、希釈剤、分散剤、界面活性剤、無痛化剤、安定剤、吸収促進剤、増量剤、付湿剤、保湿剤、湿潤剤、吸着剤、矯味矯臭剤、崩壊抑制剤、コーティング剤、着色剤、保存剤、防腐剤、抗酸化剤、香料、風味剤、甘味剤、緩衝剤、等張化剤等を適宜含むこともできる。In addition to the above, if necessary, the composition may contain appropriate solubilizers, suspending agents, diluents, dispersing agents, surfactants, soothing agents, stabilizers, absorption promoters, bulking agents, moisturizing agents, humectants, adsorbents, flavoring agents, disintegration inhibitors, coating agents, colorants, preservatives, antiseptics, antioxidants, fragrances, flavorings, sweeteners, buffers, isotonicity agents, etc. that are commonly used in pharmaceuticals.
このような担体は、主として剤形形成を容易にし、また剤形及び薬剤効果を維持する他、有効成分であるゾルゲル転移剤が生体内の酵素等によって分解を受け難くするために用いられるものであって、必要に応じて適宜使用すればよい。 Such carriers are primarily used to facilitate the formation of dosage forms and maintain the dosage form and drug efficacy, as well as to make the active ingredient, the sol-gel transition agent, less susceptible to decomposition by enzymes in the body, etc., and may be used appropriately as needed.
3-2-2.ゾルゲル転移組成物の性質
本態様のゾルゲル転移組成物のpHは、限定はしない。例えばpH 1~pH 11、pH 1~pH 9、pH 3~pH 9、pH 4~pH 8、pH 5~pH 7、及びpH 6~pH 7の範囲であればよい。好ましくは、pH 8.0以下、pH 7.5以下、pH 7以下、pH 6.5以下である。
3-2-2. Properties of the sol-gel transition composition The pH of the sol-gel transition composition of this embodiment is not limited. For example, it may be in the range of pH 1 to pH 11, pH 1 to pH 9,
本態様のゾルゲル転移組成物も所定の圧力条件下における温度処理によってゾルゲル転移し得る。そのゾルゲル転移温度も、原則的には有効成分であるゾルゲル転移剤を構成する自己組織化ペプチド又は融合ペプチドのそれに基づく。したがって、本態様のゾルゲル転移組成物は、例えば、1気圧条件下において、20~80℃、20~70℃、20~60℃、30~50℃、又は30~40℃の範囲内の温度によってゾルゲル転移することができる。本態様のゾルゲル転移組成物は、例えば、1気圧条件下において、被験体の体温よりも高い温度でゾルゲル転移する。したがって、本態様のゾルゲル転移組成物は、ゾルゲル転移温度を包含するゾルゲル転移剤のゾルゲル転移温度に基づいて調整することができる。例えば、本態様のゾルゲル転移組成物を、1気圧条件下において、被験体の通常体温(例えば、37℃)よりも高い温度でゾルゲル転移させたい場合、有効成分であるゾルゲル転移剤が1種類であれば、通常体温よりも高いゾルゲル転移温度を有するゾルゲル転移剤を選択すればよい。有効成分であるゾルゲル転移剤が2種類であれば、通常体温よりも明らかに高いゾルゲル転移温度(例えば、40℃以上、45℃以上、47℃以上、又は50℃以上)を有するゾルゲル転移剤と、通常体温よりも明らかに低いゾルゲル転移温度(例えば、35℃以下、32℃以下、30℃以下、又は28℃以下)を有するゾルゲル転移剤とを組み合わせることで得ることができる。The sol-gel transition composition of this embodiment can also undergo sol-gel transition by temperature treatment under a predetermined pressure condition. The sol-gel transition temperature is also based on that of the self-assembling peptide or fusion peptide constituting the sol-gel transition agent, which is the active ingredient, in principle. Therefore, the sol-gel transition composition of this embodiment can undergo sol-gel transition at a temperature within the range of 20 to 80°C, 20 to 70°C, 20 to 60°C, 30 to 50°C, or 30 to 40°C under 1 atmosphere, for example. The sol-gel transition composition of this embodiment undergoes sol-gel transition at a temperature higher than the body temperature of the subject under 1 atmosphere, for example. Therefore, the sol-gel transition composition of this embodiment can be adjusted based on the sol-gel transition temperature of the sol-gel transition agent, including the sol-gel transition temperature. For example, if you want to cause the sol-gel transition composition of this embodiment to undergo sol-gel transition at a temperature higher than the normal body temperature of the subject (e.g., 37°C) under 1 atmosphere, if there is only one type of sol-gel transition agent, which is the active ingredient, you can select a sol-gel transition agent that has a sol-gel transition temperature higher than the normal body temperature. If there are two types of sol-gel transition agents as active ingredients, the result can be obtained by combining a sol-gel transition agent having a sol-gel transition temperature clearly higher than normal body temperature (e.g., 40°C or higher, 45°C or higher, 47°C or higher, or 50°C or higher) with a sol-gel transition agent having a sol-gel transition temperature clearly lower than normal body temperature (e.g., 35°C or lower, 32°C or lower, 30°C or lower, or 28°C or lower).
したがって、本態様のゾルゲル転移組成物の一実施形態として、被験体にゾル状態で投与し、生体内でゲル化させることや、逆に生体内にゲル状態で投与した後、所望の時期にゾル化することができる。Therefore, in one embodiment of the sol-gel transition composition of this aspect, it can be administered to a subject in a sol state and allowed to gel in vivo, or conversely, it can be administered to the body in a gel state and then allowed to solize at a desired time.
本態様のゾルゲル転移組成物が融合ペプチドを含む場合には、本態様のゾルゲル転移組成物が被験体の体内でゲル化した後、当該融合ペプチドを構成する機能性ペプチドの生物学的機能に基づく機能が発揮される。例えば、機能性ペプチドとしてVEGFを用いる場合、体内でゲル化したゾルゲル転移組成物は、当該ゲルにおける血管形成を誘導することができる。さらに、投与部位においてゲル状態のゾルゲル転移組成物によって血管形成が十分に誘導された後、ゾルゲル転移組成物を温度処理によって再度ゾル化し、投与部位から除去することができる。When the sol-gel transition composition of this embodiment contains a fusion peptide, after the sol-gel transition composition of this embodiment gels in the body of a subject, a function based on the biological function of the functional peptide constituting the fusion peptide is exerted. For example, when VEGF is used as the functional peptide, the sol-gel transition composition that gels in the body can induce angiogenesis in the gel. Furthermore, after angiogenesis has been sufficiently induced by the sol-gel transition composition in a gel state at the administration site, the sol-gel transition composition can be resolized by temperature treatment and removed from the administration site.
また、本態様のゾルゲル転移組成物は、生体内において細胞足場材として使用することもできる。この場合も、本態様のゾルゲル転移組成物が被験体の体内でゲル化した後、当該融合ペプチドを構成する機能性ペプチドの生物学的機能に基づく機能が発揮される。機能性ペプチドとして、例えば、ラミニンやN-カドヘリン等の細胞外マトリックス分子を用いることができる。細胞足場材として使用する場合、体内でゲル化したゾルゲル転移組成物は、当該ゲルにおいて細胞の接着、増殖、分化等の制御、及び組織又は器官の形成、再生等を可能とする。さらに、投与部位においてゲル状態のゾルゲル転移組成物によって細胞の接着、増殖、分化等の制御、及び組織又は器官の形成、再生等が十分に達成された後、ゾルゲル転移組成物を温度処理によって再度ゾル化し、投与部位から除去することができる。The sol-gel transition composition of this embodiment can also be used as a cell scaffold in vivo. In this case, after the sol-gel transition composition of this embodiment gels in the body of the subject, the function based on the biological function of the functional peptide constituting the fusion peptide is exerted. For example, extracellular matrix molecules such as laminin and N-cadherin can be used as the functional peptide. When used as a cell scaffold, the sol-gel transition composition that has gelled in the body enables the control of cell adhesion, proliferation, differentiation, etc., and the formation, regeneration, etc. of tissues or organs in the gel. Furthermore, after the control of cell adhesion, proliferation, differentiation, etc., and the formation, regeneration, etc. of tissues or organs are sufficiently achieved by the sol-gel transition composition in a gel state at the administration site, the sol-gel transition composition can be resolized by temperature treatment and removed from the administration site.
本態様のゾルゲル転移組成物が融合ペプチドを含む場合、又は薬剤を含む場合、その効果は、ゲル状態では発揮されず、ゾル化後に発揮されるように制御してもよい。例えば、本態様のゾルゲル転移組成物を、機能性ペプチドの作用部位とは異なる体内部位にゾル状態で投与して当該投与部位においてゲル化させた後、必要な時期までゲル状態で維持する。その後、必要な時期に投与部位に温度処理を行ってゾル化させ、包含する融合ペプチドを放出させて、融合ペプチドに含まれる機能性ペプチドの作用部位へ、融合ペプチドを送達させることができる。When the sol-gel transition composition of this embodiment contains a fusion peptide or a drug, the effect may be controlled so that it is not exerted in the gel state but is exerted after solization. For example, the sol-gel transition composition of this embodiment is administered in a sol state to an internal site different from the action site of the functional peptide, gelled at the administration site, and then maintained in a gel state until a required time. Thereafter, the administration site is subjected to a temperature treatment at a required time to solize the composition, release the fused peptide contained therein, and deliver the fusion peptide to the action site of the functional peptide contained in the fusion peptide.
また、本態様のゾルゲル転移組成物は、被験体にゲル状態のまま導入することもできる。例えば、上記の使用態様から、ゾル状態で投与して被験体の体内でゲル化させるステップを省略し、代わりに外科的方法等によりゲル状態のまま生体内に移植してもよい。The sol-gel transition composition of this embodiment can also be introduced to a subject in a gel state. For example, the step of administering the composition in a sol state and gelling it inside the subject's body can be omitted from the above-mentioned usage mode, and the composition can be transplanted into the living body in a gel state by a surgical method or the like instead.
被験体に導入された本態様のゾルゲル転移組成物は、温度処理によって再度ゾル化せずに導入部位から除去することもできる。例えば、被験体の体内からゲル状態のまま、導入部位から外科的に除去することができる。The sol-gel transition composition of this embodiment introduced into a subject can also be removed from the introduction site without being resol-ified by temperature treatment. For example, it can be surgically removed from the introduction site while still in a gel state from the body of the subject.
3-2-3.剤形
本態様のゾルゲル転移組成物の剤形は、特に限定しない。被験体の体内で有効成分の性質を失活させることなく目的の部位にまで送達できる形態であればよい。例えば、対象部位への直接投与が可能な液剤が挙げられる。液剤の例としては、注射剤が挙げられる。注射剤は、前記賦形剤、安定剤、pH調節剤等と適宜組み合わせて製剤化することができる。注射剤は、一般に液体であることから、注射剤としてのゾルゲル転移組成物はゾル状態である。
一方、本態様のゾルゲル転移組成物の剤形は、対象部位への導入が可能な固形剤であってもよい。固形剤の場合、その形状は問わない。粉剤、散剤、顆粒剤、錠剤等の一般的な固形剤剤形の他、移植用部材としての形状であってもよい。固形剤は固体であることから、固形剤としてのゾルゲル転移組成物は、通常ゲル状態である。
3-2-3. Dosage Form The dosage form of the sol-gel transition composition of this embodiment is not particularly limited. Any form may be used as long as it can be delivered to the target site without inactivating the properties of the active ingredient in the body of the subject. For example, a liquid that can be directly administered to the target site may be mentioned. An example of a liquid is an injection. An injection can be formulated by appropriately combining the above-mentioned excipients, stabilizers, pH adjusters, etc. Injections are generally liquids, and therefore the sol-gel transition composition as an injection is in a sol state.
On the other hand, the dosage form of the sol-gel transition composition of this embodiment may be a solid formulation that can be introduced into a target site. In the case of a solid formulation, the shape is not important. In addition to general solid formulation forms such as powders, powders, granules, and tablets, the form may be that of a transplant member. Since a solid formulation is a solid, the sol-gel transition composition as a solid formulation is usually in a gel state.
3-2-4.適用方法
本態様のゾルゲル転移組成物の適用方法は、特に限定しないが、好ましくは非経口投与であり、さらに好ましくは局所投与である。局所投与には、例えば、筋肉内投与、皮下投与、組織投与、及び器官投与が該当する。本態様のゾルゲル転移組成物を局所投与する場合には、ゾル状態の本態様のゾルゲル転移組成物は注射等で対象部位に直接投与され、投与後に対象部位でゲル化することができる。或いは、本態様のゾルゲル転移組成物をゲル状態のまま当該対象部位に導入してもよい。例えば、対象部位を外科手術により切開して、ゲル状態のまま移植することができる。投与量は、有効成分が奏効する上で有効な量であればよい。有効量は、被験体情報に応じて適宜選択される。
3-2-4. Application Method The application method of the sol-gel transition composition of this embodiment is not particularly limited, but is preferably parenteral administration, and more preferably local administration. Local administration includes, for example, intramuscular administration, subcutaneous administration, tissue administration, and organ administration. When the sol-gel transition composition of this embodiment is administered locally, the sol-gel transition composition of this embodiment in a sol state is directly administered to the target site by injection or the like, and can gel at the target site after administration. Alternatively, the sol-gel transition composition of this embodiment may be introduced to the target site in a gel state. For example, the target site can be incised by surgical operation, and the composition can be transplanted in a gel state. The dosage may be an amount effective for the active ingredient to be effective. The effective amount is appropriately selected according to the subject information.
3-2-5.除去方法
本態様のゾルゲル転移組成物は、投与部位においてゲル化した後、必要に応じて、温度処理によって再度ゾル化し、投与部位から除去することができる。
或いは、本態様のゾルゲル転移組成物をゲル状態のまま対象部位から除去してもよい。例えば、外科手術により投与部位を切開して、ゲル状態のまま外科的に除去することができる。
本態様のゾルゲル転移組成物をゾル化して投与部位から除去する時期は、必要に応じて適宜決定することができる。
3-2-5. Removal Method After the sol-gel transition composition of this embodiment has gelled at the administration site, it can be resolvated by temperature treatment as necessary and then removed from the administration site.
Alternatively, the sol-gel transition composition of this embodiment may be removed from the target site while still in the gel state. For example, the administration site can be incised by surgical operation and the composition can be surgically removed while still in the gel state.
The timing for converting the sol-gel transition composition of this embodiment into a sol and removing it from the administration site can be appropriately determined as necessary.
4.細胞足場材
4-1.概要
本発明の第4の態様は細胞足場材である。本態様の細胞足場材は、第2態様に記載のゾルゲル転移剤、又は第3態様に記載のゾルゲル転移組成物で構成される。本態様の細胞足場材は、生体外又は生体内のいずれでも使用することができる。本態様の細胞足場材は、温度処理によってその形状を加工することができる。
4. Cell scaffold 4-1. Overview The fourth aspect of the present invention is a cell scaffold. The cell scaffold of this aspect is composed of the sol-gel transition agent described in the second aspect or the sol-gel transition composition described in the third aspect. The cell scaffold of this aspect can be used either in vitro or in vivo. The shape of the cell scaffold of this aspect can be processed by temperature treatment.
4-2.構成
本明細書において「細胞足場材」とは、細胞培養又は組織再生用の足場材料であり、細胞の接着、増殖、分化等の制御、移植細胞、移植組織又は移植器官の培養、形成、再生等を可能とする材料をいう。細胞足場材は、生体外で使用してもよく、生体内で使用してもよい。
4-2. Configuration In this specification, the term "cell scaffold" refers to a scaffold material for cell culture or tissue regeneration, which is a material that enables the control of cell adhesion, proliferation, differentiation, etc., and the culture, formation, regeneration, etc. of transplanted cells, transplanted tissues, or transplanted organs. The cell scaffold material may be used in vitro or in vivo.
本明細書において「細胞の接着、増殖、分化等の制御」とは、細胞の接着、増殖、分化の促進及び/又は抑制をいう。As used herein, "control of cell adhesion, proliferation, differentiation, etc." refers to the promotion and/or inhibition of cell adhesion, proliferation, and differentiation.
本態様の細胞足場材は、第2態様に記載のゾルゲル転移剤、又は第3態様に記載のゾルゲル転移組成物で構成される。したがって、本態様における基本構成は、第2態様のゾルゲル転移剤、又は第3態様に記載のゾルゲル転移組成物の構成と実質的に同一である。The cell scaffold material of this embodiment is composed of the sol-gel transition agent described in the second embodiment or the sol-gel transition composition described in the third embodiment. Therefore, the basic configuration of this embodiment is substantially the same as the configuration of the sol-gel transition agent of the second embodiment or the sol-gel transition composition described in the third embodiment.
本態様の細胞足場材は、原則としてゲル状態のゾルゲル転移剤である。これは、細胞の足場として機能するには、細胞が固着するための一定の剛性が必要であり、液体状のゾルでは、通常、その目的を達成し得ないためである。The cell scaffold material of this embodiment is, in principle, a sol-gel transition agent in a gel state. This is because, in order to function as a cell scaffold, a certain degree of rigidity is required for the cells to adhere, and this purpose cannot usually be achieved with a liquid sol.
本態様の細胞足場材が融合ペプチドを含む場合、当該融合ペプチドを構成する機能性ペプチドは、例えば細胞の接着、増殖、分化等を制御する分子、又は組織若しくは器官の形成、再生等を制御する分子である。例えば、細胞接着分子、細胞外マトリックス分子、分泌タンパク質、結合タンパク質、酵素、マーカータンパク質及び人工ペプチド、並びにそれらのペプチド断片である。本態様の細胞足場材に含まれ得る融合ペプチドを構成する機能性ペプチドは、好ましくは細胞接着分子、細胞外マトリックス分子であり、例えばラミニン、N-カドヘリンである。When the cell scaffold material of this embodiment contains a fusion peptide, the functional peptide constituting the fusion peptide is, for example, a molecule that controls cell adhesion, proliferation, differentiation, etc., or a molecule that controls tissue or organ formation, regeneration, etc. Examples are cell adhesion molecules, extracellular matrix molecules, secreted proteins, binding proteins, enzymes, marker proteins, and artificial peptides, as well as peptide fragments thereof. The functional peptides constituting the fusion peptide that can be included in the cell scaffold material of this embodiment are preferably cell adhesion molecules and extracellular matrix molecules, such as laminin and N-cadherin.
4-3.効果
本態様の細胞足場材は、生体外又は生体内において、細胞の接着、増殖、分化等の制御を可能にし、又は組織若しくは器官の形成、再生等を可能にする。
本態様の細胞足場材を生体内で用いる使用態様は、「3.ゾルゲル転移組成物」の「3-2.構成」に記載されており、ここではその具体的な説明は省略する。
本態様の細胞足場材を用いる場合には、対象とする細胞、組織又は器官の目的とする形状に合わせて細胞足場材の形状を加工することができる。例えば、本発明の細胞足場材は、ゾル状態にて鋳型に流し込み、ゲル化させることで成形することができる。或いは、本発明の細胞足場材は、局所的な加熱処理により、ゲルの一部をゾル化し、目的の形状に成形することが可能である。
4-3. Effects The cell scaffold of this embodiment enables control of cell adhesion, proliferation, differentiation, etc., in vitro or in vivo, or enables formation, regeneration, etc., of tissues or organs.
The mode of use of the cell scaffold material of this embodiment in vivo is described in "3-2. Constitution" of "3. Sol-gel transition composition," and a detailed description thereof will be omitted here.
When using the cell scaffold of this embodiment, the shape of the cell scaffold can be processed to match the desired shape of the target cell, tissue, or organ. For example, the cell scaffold of the present invention can be molded by pouring it into a mold in a sol state and gelling it. Alternatively, the cell scaffold of the present invention can be molded into the desired shape by locally heating the gel to turn it into a sol.
5.ゾルゲル転移方法
5-1.概要
本発明の第5の態様は、ゾル状態又はゲル状態にある、本発明のゾルゲル転移剤又はゾルゲル転移組成物のゾルゲル転移方法である。
本発明のゾルゲル転移方法は、温度処理工程を必須の工程として含む。
5. Sol-gel transition method 5-1. Overview A fifth aspect of the present invention is a method for performing a sol-gel transition of the sol-gel transition agent or sol-gel transition composition of the present invention, which is in a sol state or a gel state.
The sol-gel transition method of the present invention includes a temperature treatment step as an essential step.
5-2.方法
5-2-1.温度処理工程
「温度処理工程」は、本発明のゾルゲル転移剤又はゾルゲル転移組成物のゾル化温度よりも低い温度から当該温度以上へ昇温する工程、又はゲル化温度よりも高い温度から当該温度以下へ降温する工程をいう。本工程により、本発明のゾルゲル転移剤又はゾルゲル転移組成物は、ゾル状態からゲル状態へ、又はゲル状態からゾル状態へと相転移することができる。
5-2. Method 5-2-1. Temperature treatment step The "temperature treatment step" refers to a step of increasing the temperature from a temperature lower than the sol-forming temperature of the sol-gel transition agent or sol-gel transition composition of the present invention to the said temperature or higher, or decreasing the temperature from a temperature higher than the gelling temperature to the said temperature or lower. This step enables the sol-gel transition agent or sol-gel transition composition of the present invention to undergo a phase transition from a sol state to a gel state, or from a gel state to a sol state.
本工程における処理温度は、使用するゾルゲル転移剤又はゾルゲル転移組成物の種類によって異なるので、その種類に応じて適宜定めればよい。例えば、10~90℃の範囲内、20~80℃の温度範囲内、20~70℃の範囲内、20~60℃の範囲内、30~50℃の範囲内、30~40℃の範囲内における昇温工程又は降温工程である。The treatment temperature in this process varies depending on the type of sol-gel transition agent or sol-gel transition composition used, and may be appropriately determined depending on the type. For example, the temperature may be increased or decreased within the range of 10 to 90°C, 20 to 80°C, 20 to 70°C, 20 to 60°C, 30 to 50°C, or 30 to 40°C.
本発明のゾルゲル転移方法における温度処理工程で用いる加熱方法又は冷却方法は特に限定しない。いずれも公知の方法を用いればよい。例えば、加熱方法であれば、ゾルゲル転移剤又はゾルゲル転移組成物を熱源に直接的に又は間接的に接触させる方法(直火、湯煎、ヒーター照射等)、マイクロ波や超音波を照射する方法が挙げられる。また、冷却方法であれば、ゾルゲル転移剤又はゾルゲル転移組成物をフリーザーや冷蔵庫内に配置する方法等が挙げられる。
本工程は、生体外又は生体内のいずれにおいても実施することができる。
The heating method or cooling method used in the temperature treatment step in the sol-gel transition method of the present invention is not particularly limited. Any known method may be used. For example, the heating method may include a method of directly or indirectly contacting the sol-gel transition agent or the sol-gel transition composition with a heat source (direct flame, hot water bath, heater irradiation, etc.) or a method of irradiating with microwaves or ultrasonic waves. In addition, the cooling method may include a method of placing the sol-gel transition agent or the sol-gel transition composition in a freezer or refrigerator.
This process can be carried out either in vitro or in vivo.
<実施例1:20~80℃の温度範囲でゾルゲル転移する自己組織化ペプチドの同定>
(目的)
20~80℃の温度範囲でゾルゲル転移する自己組織化ペプチドを開発する。
(方法)
(1)自己組織化ペプチドの合成
計8種類のペプチド:(RADA)4ペプチド、RGDA-(RADA)3ペプチド、RADG-(RADA)3ペプチド、(RADA)2-RGDA-RADAペプチド、(RADA)2-RADG-RADAペプチド、(RADA)3-RGDAペプチド、(RADA)3-RADGペプチド、及び(RADA)4-Gペプチドを、ポリスチレンレジンを用いるFmocペプチド固相合成法によって、以下の方法によりそれぞれ0.10mmolスケールで合成した。
Example 1: Identification of a self-assembling peptide that undergoes sol-gel transition in the temperature range of 20 to 80°C
(the purpose)
We will develop self-assembling peptides that undergo sol-gel transition in the temperature range of 20 to 80°C.
(Method)
(1) Synthesis of self-assembling peptides A total of eight peptides: (RADA) 4 peptide, RGDA-(RADA) 3 peptide, RADG-(RADA) 3 peptide, (RADA) 2 -RGDA-RADA peptide, (RADA) 2 -RADG-RADA peptide, (RADA) 3 -RGDA peptide, (RADA) 3 -RADG peptide, and (RADA) 4 -G peptide, were synthesized on a 0.10 mmol scale by Fmoc peptide solid-phase synthesis using polystyrene resin as follows.
固相合成用チューブ(株式会社ハイペップ研究所、固相合成用チューブポリプロピレン製LibraTube本体チューブ5 mL、固相合成用キャップポリプロピレン製LibraTube上部キャップ)中で、Fmoc-NH-SAレジン(渡辺化学株式会社)(250 mg, 0.10 mmol)をN,N’-ジメチルホルムアミド(DMF)(キシダ化学株式会社)中で1晩浸漬し、膨張させた。ピぺリジン(キシダ化学株式会社)(20% in DMF, 2 mL)を加え、1分間ボルテックスで攪拌し、その後反応溶液を除去した。ピペリジン(20% in DMF, 2 mL)を加え、室温で10分間振盪し、その後反応溶液を除去した。DMF (2 mL)で5回洗浄し、溶媒を除去した。レジンを少量取り出し、TNBS Test Kit(東京化成工業株式会社)を用いてレジンが呈色することを確認した。塩化メチレン(株式会社ゴードー)(2 mL)、DMF (2 mL)でそれぞれ3回ずつ洗浄し、溶媒を除去した。N末端のアミノ酸(0.30 mmol)に縮合剤カクテル(700 μL)、N,N-ジイソプロピルエチルアミン(DIEA)(ナカライテスク株式会社)とN-メチル-2-ピロリドン(NMP)(キシダ化学株式会社)の混合液(DIEA/NMP = 2.75/14.25 (v/v), 700 μL)を加えて溶解させ、レジンに添加した。縮合剤カクテルは、HBTU(渡辺化学株式会社)3.05 g、HOBt・H2O(渡辺化学株式会社)1.25 g、DMF 16mLを予め混合し調製したものを使用した。室温で15分間振盪し、その後反応溶液を除去した。DMF (2 mL)で5回洗浄し、溶媒を除去した。レジンを少量取り出し、TNBS Test Kit(東京化成工業株式会社)を用いてレジンが呈色しないことを確認した。塩化メチレン(2 mL)、DMF (2 mL)でそれぞれ3回ずつ洗浄し、溶媒を除去した。以降、アミノ酸配列に従って上記の操作を繰り返し、ペプチド鎖を伸長した。ペプチド鎖の伸長には、Fmoc-Ala-OH・H2O、Fmoc-Asp(OtBu)-OH、Fmoc-Arg(Pbf)-OH及びFmoc-Gly-OH(渡辺化学株式会社)を使用した。
In a solid-phase synthesis tube (Hi-Pep Laboratory Co., Ltd., solid-phase synthesis tube polypropylene LibraTube
ペプチドを伸長後、溶媒を除去し、無水酢酸(関東化学株式会社)(25%塩化メチレン溶液, 2 mL)を加え、室温で5分間振盪し、その後反応溶液を除去した。DMF (2 mL)で5回洗浄し、溶媒を除去した。レジンを少量取り出し、TNBS Test Kitを用いてレジンが呈色しないことを確認した。塩化メチレン(2 mL)、DMF (2 mL)でそれぞれ3回ずつ洗浄し、溶媒を除去した。After peptide elongation, the solvent was removed, acetic anhydride (Kanto Chemical Co., Ltd.) (25% methylene chloride solution, 2 mL) was added, and the mixture was shaken at room temperature for 5 minutes, after which the reaction solution was removed. The mixture was washed five times with DMF (2 mL) and the solvent was removed. A small amount of the resin was removed and confirmed to be non-colored using the TNBS Test Kit. The mixture was washed three times each with methylene chloride (2 mL) and DMF (2 mL), and the solvent was removed.
次に以下の手順でペプチドをレジンから切り出し、凍結乾燥した。デシケーター内で乾燥させたレジンに脱保護カクテルを加え、室温で30分ごとに軽く振盪し、90分間静置させた。脱保護カクテルは、トリフルオロ酢酸(TFA)(キシダ化学株式会社)2375 μL、トリイソプロピルシラン(TIS)(東京化成工業株式会社)62.5 μL、水62.5 μLを予め混合し調製したものを使用した。濾液を15 mL遠沈管に回収した。合成チューブにTFA (500 μL)を加え、濾液を先ほどの遠沈管に回収した。この操作を3回繰り返した。濾液を回収した遠沈管にジエチルエーテル(キシダ化学株式会社)(40 mL)を加え、十分に攪拌した。遠心分離 (4℃, 3500×g, 5分)し、上澄みを除去した。この操作を3回繰り返した。10分間ドラフト内で静置し、乾燥させた後、デシケーターで2時間以上乾燥させた。乾燥後のサンプルをイオン交換水に分散させ、凍結乾燥した。Next, the peptide was cleaved from the resin and lyophilized using the following procedure. The deprotection cocktail was added to the resin dried in a desiccator, and the resin was gently shaken every 30 minutes at room temperature and allowed to stand for 90 minutes. The deprotection cocktail was prepared by mixing 2375 μL of trifluoroacetic acid (TFA) (Kishida Chemical Co., Ltd.), 62.5 μL of triisopropylsilane (TIS) (Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.), and 62.5 μL of water in advance. The filtrate was collected in a 15 mL centrifuge tube. TFA (500 μL) was added to the synthesis tube, and the filtrate was collected in the same centrifuge tube. This operation was repeated three times. Diethyl ether (Kishida Chemical Co., Ltd.) (40 mL) was added to the centrifuge tube in which the filtrate was collected, and the mixture was thoroughly stirred. The mixture was centrifuged (4°C, 3500×g, 5 minutes) and the supernatant was removed. This operation was repeated three times. The mixture was left to stand in a fume hood for 10 minutes, dried, and then dried in a desiccator for more than two hours. The dried sample was dispersed in ion-exchanged water and freeze-dried.
(2)自己組織化ペプチドを含むゲルの作製
2 mLのガラススクリューバイアル(AS ONE、ラボランスクリュー管瓶)において、(1)で凍結乾燥した各ペプチド粉末(1.0 mg)に2.2%トリフルオロ酢酸水溶液(200 μL)を加え、水浴型超音波装置(AS12GTU、35 kHz、60 W)を用いて、25℃にて5分間超音波を照射してサンプルをゾル化した。ペプチド濃度は0.50重量%であった。その後、バイアルを垂直に立て、20℃の恒温槽(三菱電機エンジニアリング、クールインキュベーターCN-40A)内で一晩静置して自己組織化ペプチドをゲル化した。バイアルは、各ペプチドについて2本以上作製した。図1に示すように、このときの、容器底面からゲル状サンプルの上端までの距離を基準距離h0として計測した。その結果、いずれのペプチドサンプルもh0=6mmであった。
(2) Preparation of gels containing self-assembling peptides
In a 2 mL glass screw vial (AS ONE, Labolan screw vial), 2.2% trifluoroacetic acid aqueous solution (200 μL) was added to each peptide powder (1.0 mg) lyophilized in (1), and the sample was solated by ultrasonic irradiation at 25°C for 5 minutes using a water bath type ultrasonicator (AS12GTU, 35 kHz, 60 W). The peptide concentration was 0.50 wt%. The vial was then stood vertically and left overnight in a thermostatic bath (Mitsubishi Electric Engineering, Cool Incubator CN-40A) at 20°C to gel the self-assembling peptides. Two or more vials were prepared for each peptide. As shown in Figure 1, the distance from the bottom of the container to the top of the gel sample was measured as the reference distance h 0. As a result, h 0 = 6 mm for all peptide samples.
(3)ゾルゲル転移のアッセイ
各ペプチドサンプルについて、(2)で調整したバイアルを、20℃にて90度、すなわち水平方向に傾けた。1分後の容器底面からゾル化によって移動したサンプル端までの距離を移動距離hとして計測した。次に、各ペプチドサンプルについて、(2)で調整した別のバイアルを80℃まで昇温し(温度変化速度=5℃/分)、80℃で5分間インキュベートした後、20℃のときと同様に、水平方向に傾けた時の移動距離を計測した。それぞれの温度における各ペプチドサンプルの状態を判定した。判定基準には、h/h0値を用い、h/h0=1.3をゾル・ゲル状態のカットオフ値とした。すなわち、ペプチドサンプルのh/h0の値が1.3以上であればゾル状態、1.3未満であればゲル状態とした。
(3) Sol-gel transition assay For each peptide sample, the vial prepared in (2) was tilted 90 degrees, i.e., horizontally, at 20°C. The distance from the bottom of the container to the end of the sample moved by solization after 1 minute was measured as the movement distance h. Next, for each peptide sample, another vial prepared in (2) was heated to 80°C (temperature change rate = 5°C/min), incubated at 80°C for 5 minutes, and then the movement distance when tilted horizontally was measured as at 20°C. The state of each peptide sample at each temperature was judged. The h/h 0 value was used as the judgment criterion, and h/h 0 = 1.3 was used as the cutoff value for the sol-gel state. That is, if the h/h 0 value of the peptide sample was 1.3 or more, it was in the sol state, and if it was less than 1.3, it was in the gel state.
(結果)
図2に20℃における各ペプチドサンプルのh/h0値を示す。(RADA)4ペプチド、RGDA-(RADA)3ペプチド、(RADA)3-RGDAペプチド、(RADA)3-RADGペプチド、及び(RADA)4-Gペプチドはゲル状態、それ以外のペプチドはゾル状態であった。
図3に80℃における各ペプチドサンプルのh/h0を示す。(RADA)4ペプチド、及び(RADA)4-Gペプチドはゲル状態、それ以外はゾル状態と判定した。
20℃及び80℃の結果から、RGDA-(RADA)3ペプチド、(RADA)3-RGDAペプチド、及び(RADA)3-RADGペプチドは、20℃と80℃の間でゲルからゾルへの相転移を示した。一方、(RADA)4ペプチド及び(RADA)4-Gペプチドは、20℃と80℃のいずれにおいてもゲルのままであった。また、RADG-(RADA)3ペプチド、(RADA)2-RGDA-RADAペプチド、及び(RADA)2-RADG-RADAペプチドは、20℃と80℃のいずれにおいてもゾルであった。
(result)
Figure 2 shows the h/h 0 value of each peptide sample at 20° C. (RADA) 4 peptide, RGDA-(RADA) 3 peptide, (RADA) 3 -RGDA peptide, (RADA) 3 -RADG peptide, and (RADA) 4 -G peptide were in a gel state, while the other peptides were in a sol state.
3 shows the h/h 0 of each peptide sample at 80° C. The (RADA) 4 peptide and (RADA) 4 -G peptide were determined to be in a gel state, while the others were determined to be in a sol state.
From the results at 20°C and 80°C, the RGDA-(RADA) 3 peptide, the (RADA) 3 -RGDA peptide, and the (RADA) 3 -RADG peptide showed a phase transition from gel to sol between 20°C and 80°C. On the other hand, the (RADA) 4 peptide and the (RADA) 4 -G peptide remained in a gel form at both 20°C and 80°C. The RADG-(RADA) 3 peptide, the (RADA) 2 -RGDA-RADA peptide, and the (RADA) 2 -RADG-RADA peptide were in a sol form at both 20°C and 80°C.
<実施例2:自己組織化ペプチドの20~80℃の温度範囲における円偏光二色性スペクトルの測定>
(目的)
自己組織化ペプチドの立体構造の変化を、円偏光二色性スペクトルの測定によって検証する。
「円偏光二色性スペクトル変化」とは、タンパク質の立体構造変化に伴う円偏光二色性のスペクトル変化である。「円偏光二色性」とは、タンパク質が円偏光を吸収する際に左円偏光と右円偏光に対して吸光度に差が生じる現象のことをいう。タンパク質の立体構造が変化する際には、円偏光二色性スペクトル変化が生じる。例えば、本発明の自己組織化ペプチドがゾルゲル転移する際には円偏光二色性スペクトル変化が観測され、ゲルからゾルへの転移時にはβシート構造の崩壊に由来すると考えられる円偏光二色性スペクトル変化が観測される。本実施例では、円偏光二色性スペクトル変化を測定することで自己組織化ペプチドのゲル形成に必要なβシート構造の形成割合の変化を評価することを目的とする。
Example 2: Measurement of circular dichroism spectra of self-assembling peptides in the temperature range of 20 to 80°C
(the purpose)
The conformational changes of the self-assembling peptides are verified by measuring circular dichroism spectra.
The term "circular dichroism spectrum change" refers to a change in the circular dichroism spectrum associated with a change in the three-dimensional structure of a protein. "Circular dichroism" refers to a phenomenon in which a difference in absorbance occurs between left-handed and right-handed circularly polarized light when a protein absorbs circularly polarized light. When the three-dimensional structure of a protein changes, a change in the circular dichroism spectrum occurs. For example, when the self-assembling peptide of the present invention undergoes a sol-gel transition, a change in the circular dichroism spectrum is observed, and when the self-assembling peptide of the present invention undergoes a transition from gel to sol, a change in the circular dichroism spectrum that is thought to be due to the collapse of the β-sheet structure is observed. In this example, the purpose is to evaluate the change in the formation ratio of the β-sheet structure required for gel formation of the self-assembling peptide by measuring the change in the circular dichroism spectrum.
(方法)
2.2%TFA水溶液を溶媒とする0.50重量%濃度の(RADA)4ペプチド、及び(RADA)3-RADGペプチドについて、20℃から40℃、60℃、80℃に昇温した際の円偏光二色性スペクトルを測定した。さらに、再度20℃に降温した際の自己組織化ペプチドの円偏光二色性スペクトルを測定した。
ペプチドサンプルは実施例1と同様に合成した。
円偏光二色性スペクトルは、JASCO J-1100 CD Spectrometerを使用して、組立セル(GL Science、AB20-UV-0.1、セル長0.1mm)を用いて測定した。測定範囲は190-400nm、データ取込間隔は0.2nm、走査速度は200nm/分、試料濃度は0.50重量%であった。円偏光二色性スペクトル測定時における温度制御は、JASCO 温調ユニット及び水冷ペルチェセルホルダ PTC-514を用いて行った。
(Method)
Circular dichroism spectra were measured for (RADA) 4 peptide and (RADA) 3 -RADG peptide at a concentration of 0.50 wt% in 2.2% TFA aqueous solution when the temperature was raised from 20° C. to 40° C., 60° C., and 80° C. Furthermore, the circular dichroism spectra of the self-assembling peptides were measured when the temperature was lowered again to 20° C.
The peptide samples were synthesized in the same manner as in Example 1.
Circular dichroism spectra were measured using a JASCO J-1100 CD Spectrometer with an assembled cell (GL Science, AB20-UV-0.1, cell length 0.1 mm). The measurement range was 190-400 nm, the data acquisition interval was 0.2 nm, the scan speed was 200 nm/min, and the sample concentration was 0.50 wt%. Temperature control during the measurement of circular dichroism spectra was performed using a JASCO temperature control unit and a water-cooled Peltier cell holder PTC-514.
(結果)
(RADA)4ペプチドは20℃から80℃まで昇温してもスペクトル変化を示さなかった(図4A)。すなわち、βシート構造に由来する220nm付近の負のコットン効果の強度は昇温によって減少せず、βシート構造が崩壊しないことが示された。このことは(RADA)4ペプチドが昇温してもゾル化しないことと一致した。
一方、(RADA)3-RADGペプチドでは、βシート構造に由来する220nm付近の負のコットン効果の強度が昇温により減少し、βシート構造の崩壊が示された(図4B)。このことは(RADA)3-RADGペプチドが昇温するとゾル化することと一致した。さらに、再度20℃に降温すると、220nm付近の負のコットン効果の強度が回復し、βシート構造の再形成を示した。したがって、(RADA)3-RADGペプチドでは、ゾルゲル転移が可逆的であることが示された。
本明細書で引用した全ての刊行物、特許及び特許出願はそのまま引用により本明細書に組み入れられるものとする。
(result)
The (RADA) 4 peptide did not show any spectral change when heated from 20 to 80 °C (Fig. 4A). In other words, the intensity of the negative Cotton effect at around 220 nm, which is derived from the β-sheet structure, did not decrease with increasing temperature, indicating that the β-sheet structure did not collapse. This is consistent with the fact that the (RADA) 4 peptide did not form a sol even when heated.
On the other hand, in the case of the (RADA) 3 -RADG peptide, the intensity of the negative Cotton effect around 220 nm, which is derived from the β-sheet structure, decreased with increasing temperature, indicating the collapse of the β-sheet structure (Fig. 4B). This was consistent with the (RADA) 3 -RADG peptide converting to a sol when heated. Furthermore, when the temperature was lowered again to 20°C, the intensity of the negative Cotton effect around 220 nm recovered, indicating the reformation of the β-sheet structure. Thus, it was shown that the sol-gel transition in the (RADA) 3 -RADG peptide is reversible.
All publications, patents, and patent applications cited herein are hereby incorporated by reference in their entirety.
Claims (12)
(RADA) p (pは1~6の整数)からなる自己組織化ペプチドに機能性ペプチドを共有結合又は超分子相互作用で連結してなる融合ペプチド
をさらに含む、請求項5又は6に記載のゾルゲル転移組成物。 ( RADA ) p (p is an integer from 1 to 6), and /or
The sol-gel transition composition according to claim 5 or 6, further comprising a fusion peptide comprising a self-assembling peptide consisting of (RADA) p (p is an integer from 1 to 6) and a functional peptide linked to the self-assembling peptide via a covalent bond or supramolecular interaction.
前記ゾルゲル転移剤、又は前記ゾルゲル転移組成物を、そのゾル化温度以上の温度、又はゲル化温度以下の温度で処理する温度処理工程を含む、前記方法。 A method for sol-gel transition of the sol-gel transition agent according to claim 4 or the sol-gel transition composition according to any one of claims 5 to 7, which is in a sol or gel state, comprising the steps of:
The method further comprises a temperature treatment step of treating the sol-gel transition agent or the sol-gel transition composition at a temperature equal to or higher than its solization temperature or equal to or lower than its gelation temperature.
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